Disipacion De La Potencia Eléctrica

Informe #2

“Comprobación experimental en un sistema cerrado”

Disipación de la potencia eléctrica

1.Resumen:

En esta experiencia se realizaron mediciones de temperatura del agua en un sistema cerrado, con el objeto de comprobar de manera empírica la primera Ley de la Termodinámica, y determinar a la ves la equivalencia existente entre trabajo desarrollado y el calor disipado por este mismo.

2. Introducción a la Teoría

Esta actividad está relacionada con la Primera Ley de la Termodinámica, la que habla de la capacidad de calor para ser transformarse en trabajo mecánico, y viceversa. Además se refiere a que existe una relación constante entre la cantidad de calor disipada y el trabajo producido. De manera tal que si se aplica este principio a un sistema cerrado, donde este solo intercambie calor y trabajo con el medio externo, y este sistema realice un ciclo, se observará que:

-Si el sistema recibe trabajo, este suministrará calor.

-Si el sistema recibe calor, este suministrará trabajo.

Existe una equivalencia entre las energías térmicas y mecánicas intercambiadas.

Esto se respalda a la vez, por el Principio de Conservación de la Energía, pues el estado final es igual al inicial, el cuerpo (en este caso el sistema) no podría haber mantenido ninguna energía adicional obtenida durante la transformación. De esta manera, si se suministra un cantidad de calor Q, se entregarán una cantidad de trabajo segun la siguiente equivalencia:

Q = A · L

Q: Calor suministrado

L: Trabajo producido

A: Coef. de proporcionalidad llamado equivalente termico del trabajo

De manera inversa a esta equivalencia, para transformar una cantidad de calor en trabajo mecánico, se tiene la siguiente ecuación:

L = Q/A = 1/A ·Q ; donde 1/A·Q = E

Por lo tanto L = E·Q ; donde E: Coeficiente de proporcionalidad equivalente mecánico del calor.

En consecuencia para un ciclo se tiene, la siguiente ecuación:

Q - A·L = 0

3.Procedimiento Experimental

Previo a la experiencia se midieron las condiciones ambientales que existían dentro del lugar.

Para comenzar la experiencia de midió un volumen de agua de 750 ml., mediante una probeta y una pesa, el cual fue dispuesto en un vaso calorimétrico, el que a la vez se ubicó al interior de un calorímetro. Dentro del calorímetro y sumergido en el contenido del vaso calorimétrico se ubicaron 3 elementos, un agitador para mover el agua durante el proceso de medición, una resistencia calefactora y un termómetro.

Antes de comenzar las mediciones, se tomaron valores respectivos a las condiciones ambientales iniciales del laboratorio. Para luego continuar con 5 mediciones de temperatura del sistema estando desconectada la resistencia de la fuente de poder, cada una con 1 minuto de separación. Durante esta etapa se debió agitar el agua periódicamente.

A continuación se conectó la fuente de energía de la resistencia, y se realizaron mediciones de temperatura cada 30 segundos, durante 5 minutos (10 mediciones en total). Durante este proceso era vital agitar el agua constantemente, para evitar su estratificación. Finalmente se desconectó la fuente de energía y se continuaron las mediciones durante 5 minutos más, con una separación de 1 minuto entre cada una de ellas.

4.Instrumentos utilizados

A: Calorímetro

B: Vaso Calorimétrico

C: Termómetro (resolución 0,02 ºC)

D + E: Wattmetro

F: Pedestal

G:Pinza para Termómetro

H:Probeta

I: Fuente de Energía

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