EQUIVALENTE ELÉCTRICO DEL CALOR

La ley de la conservación de la energía exige que la energía se transforme de una forma a otra sin pérdida. Esto significa que un joule de energía potencial, cuando se convierte en electricidad, debe volverse un joule de energía eléctrica. Un joule de energía eléctrica, cuando se convierte en energía térmica, debe producir un joule de energía térmica. La potencia eléctrica es P=IV donde I es la corriente eléctrica en amperios, y V es la diferencia de potencial en voltios. La energía eléctrica es la potencia multiplicada por el tiempo, de modo que E=Pt=IVt, donde E es la energía en joule y t es el tiempo en segundos. La energía térmica en el agua puede escribirse como Q=mcΔT donde Q es la energía térmica en joule, m es la masa del agua, c es el calor especifico del agua y ΔT es el cambio de temperatura del agua.

En este experimento, usted medirá la cantidad de energía eléctrica convertida en energía térmica mediante una bobina eléctrica calefactora sumergida en agua. Al mismo tiempo, medirá la cantidad de calor absorbido por una masa conocida de agua. El calorímetro, tiene un calor específico mínimo y no absorberá energía térmica. Sus resultados deben indicar que la energía térmica transferida al agua es igual a la energía eléctrica consumida en la bobina.

Para minimizar el efecto de la perdida de calor a la atmosfera, es mejor calentar al agua el mismo número de grados arriba de la temperatura ambiente que tenia por debajo de esta antes de iniciar el calentamiento. De ese modo, si usted empieza con agua a 10ºC y la temperatura ambiente es 20ºc, la temperatura final del agua debe ser 30ºC. En esta forma, cualquier calor ganado por los alrededores mientras las temperaturas son menores que la temperatura ambiente, es probable que se compense por una pérdida de calor igual cuando las temperaturas sean más altas que la temperatura ambiente.

EXPERIMENTO

· Mida la masa del calorímetro y registre este valor en su informe.

· Anote la temperatura ambiente. Llene aproximadamente 2/3 del vaso con agua.

· Mida la masa del vaso más el agua, calcule la masa del agua.

· Arme el circuito (figura 1). Si tiene una fuente de poder ajustable, el reóstato está integrado en ella, en vez de estar separado. Asegúrese que la bobina se encuentre sumergida en el agua. En caso contrario, añada más agua y repita el paso anterior. Cierre el interruptor, ajuste el reóstato hasta que el flujo de corriente sea de 2 a 3 A. Abra el interruptor de inmediato.

· Agite el agua suavemente con el termómetro. Lea la temperatura inicial del agua. Prepárese para tomar el tiempo de sus lecturas.

· Cierre el interruptor. Cada minuto lea los valores en el amperímetro y en voltímetro y regístrelos. De vez en cuando agite suavemente agua y, si es necesario, ajuste el reóstato para mantener un flujo de corriente constante.

· Observe continuamente la temperatura del agua para determinar cuando alcanza los grados por encima de la temperatura ambiente que tenía por debajo de estar antes de iniciar el experimento. Un minuto después de que se alcance esta temperatura, abra el interruptor. Agite suavemente el agua hasta que adquiera una temperatura constante. Anote la temperatura final del agua en su informe calcule el cambio en la temperatura del agua y registre este valor en el informe.

· Determine la corriente promedio y el voltaje promedio.