ENERGIA TERMICA

UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA ‘’SAN PABLO’’                                  Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Física I – FIS 112                                                                                 Semestre: I-2020

THE ELECTRICAL EQUIVALENT OF HEAT

Jairo Agustin Rodriguez Paredes

Hernán Aquino Tarqui

 Horario: 11:00 a 12:30

Fecha de entrega: 16/04/2020

Resumen. -  En este trabajo se presenta un informe en el que se demuestra el ejercicio experimental realizado en laboratorio y los resultados que fueron obtenidos a través de esta práctica, la cual se realizó para el estudio del equivalente eléctrico del calor. El laboratorio consistió en calcular experimental y teóricamente el calor especifico del agua. La experiencia se realizó con un calorímetro, una bombilla y agua de manera general. El agua se encontraba a una temperatura baja, ya que había sido enfriada anteriormente con hielo, luego esta es calentada por el bombillo hasta cierta temperatura y con un tiempo el cual fue cronometrado. Con dichos datos encontrados se logró determinar el calor específico del agua experimentalmente [0.248(cal/J)]. El valor teórico del calor especifico del agua fue encontrado como dato obtenido en internet [0.238 (cal/J)], ambo valores deben ser encontrados en el sistema cegesimal de unidades y se obtuvo el valor del error porcentual del experimento [4.2%].

Índice de términos: Calor, Temperatura, Tiempo, Agua, Energía.

1. INFORME  

1. OBJETIVOS:

• Objetivo General

-Realizar el estudio de la relación entre trabajo eléctrico y calor determinando la relación entre Joule y caloría.

• Objetivos específicos

-Determinar el valor de conversión entre Joules y calorías.

- Hallar el equivalente eléctrico de calor experimental.

-Observar la relación que existe entre la variación del calor y la variación de temperatura.

1. FUNDAMENTO TEORICO

• Calor

El calor se puede definir como el flujo de energía entre dos sistemas por medio de la energía cinética. Esto puede hacer que se transfiera la energía de un objeto cálido a un objeto más frío. Esto es mejor conocido científicamente como energía térmica, o comúnmente como calor, que se transfiere de un lugar a otro mediante partículas que rebotan entre sí. Toda la materia contiene energía térmica, y cuanta más energía térmica esté presente, más caliente estará un elemento o área expuesto a esta.

Se obtiene con la guía la siguiente ecuación.

[pic 1]

Ecuación (1)

Donde:

Q= Calor del elemento[cal],[j]

m = masa del elemento [g]

Co= Calor especifico[cal/g ·°C]

∆T= Diferencia de temperatura[°C]

• Relación calor y temperatura

El calor está muy relacionado con la temperatura, el calor se refiere a la transferencia de energía entre cuerpos o sistemas, mientras que la temperatura está determinada por la energía contenida dentro de un sistema o cuerpo determinado. El calor es energía, mientras que la temperatura es una medida de energía. Agregar calor aumentará la temperatura del cuerpo, mientras que eliminarlo disminuirá la temperatura, así, los cambios de temperatura son el resultado de la presencia de calor o la falta de calor.

• Termodinámica

La termodinámica se puede definir como una ciencia de la relación entre calor, trabajo, temperatura y energía. La termodinámica se ocupa de la transferencia de energía de un lugar a otro y de una forma a otra. El concepto clave es que el calor es una forma de energía que corresponde a una cantidad definida de trabajo mecánico.

Las leyes más importantes de la termodinámica son: la ley cero, la primera ley, la segunda ley y la tercera ley de la termodinámica.

• Calor especifico

La capacidad calorífica específica se puede definir como la cantidad de energía calorífica requerida para elevar la temperatura de una sustancia por unidad de masa. La capacidad calorífica específica de un material es una propiedad física. En SI de unidades, la capacidad de calor específico (símbolo: c) es la cantidad de calor en julios necesaria para elevar 1 gramo de una sustancia 1 Kelvin. También se puede expresar como [J / kg*K]. La capacidad calorífica específica también se puede informar en unidades de calorías por gramo centígrado. Los valores relacionados son la capacidad calorífica molar, expresada en [J / mol*K], y la capacidad calorífica volumétrica, dada en [J /m³*K].

Para la determinación del equivalente eléctrico del calor son necesarias las siguientes ecuaciones:

[pic 2]

Ecuación (2)

Donde:

P= Potencia del sistema[Watts]

V= Voltaje del sistema[Voltios]

I= Intensidad del sistema[Amperios]

[pic 3]

Ecuación (2)

Donde:

W=Energía eléctrica [Joules]

V= Voltaje del sistema[Voltios]

I= Intensidad del sistema[Amperios]

T= Tiempo[s]

1. PROCEDIMIENTO:

 Materiales

Para la realización del laboratorio se emplearon los siguientes materiales:

• Resistencia eléctrica
• Fuente dc poder
• Cables
• Calorímetro
• Sensor de temperatura
• Agua

Procedimiento del laboratorio

Primeramente, se puso a enfriar agua en un vaso de precipitado hasta armar el sistema con el que se llevara a cabo la experiencia. el sistema para el desarrollo del laboratorio se instaló el equipo de la fuente dc a un amperaje de 0,8 A y voltaje 10 V. Se armó el equipo de calor con el bombillo y el contenedor plástico verificando que todos estén en correcto estado. se hizo la prueba para ver que el bombillo funcionara correctamente conectándolo a la fuente dc. Antes de vaciar el agua al contenedor de plástico, se pesó el contenedor de plástico y verifico que el agua se encontrará a una temperatura no mayor a 7°C, dato que se tomará como temperatura inicia.

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