Laboratorio de Termodinámica Practica No. 5 Ley de Joule

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Laboratorio de Termodinámica Practica No. 5[pic 3]

Ley de Joule

Prof. Felipe Díaz del Castillo Rodríguez

Contreras Vargas Erick Ricardo Grupo: 2205-D

Fecha de realización: 30/03/2022

Fecha de entrega: 31/03/2022

Objetivo

• Revisar los conceptos de trabajo, calor, energía y Primera Ley de la Termodinámica.

Introducción

Joule demostró que no solo la energía térmica permite elevar la temperatura, sino cualquier otra forma de energía suministrada a un sistema puede realizar el mismo efecto. La ley de Joule muestra la relación que existe entre el calor generado por una corriente eléctrica que fluye a través de un conductor, la corriente misma, la resistencia del conductor y el tiempo que la corriente existe. Esta ley lleva el nombre del físico británico James Prescott Joule. La ley de Joule establece lo siguiente:

“El calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”.

Por lo tanto podemos definir la siguiente formula:

𝑄 = 𝐼2(𝑅)(𝑡)

Dónde:

Q = es la cantidad de calor expresado en Julios (J)

I = es la corriente eléctrica que fluye a través de un conductor expresado en amperios (A) R = es el valor de la resistencia eléctrica presente en el conductor expresada en ohmios (R) t = es la cantidad de tiempo durante el cual esto ocurre expresado en segundos (s).

Cuando una corriente fluye a través de un conductor, la energía térmica se genera en él. Los efectos de calentamiento de la corriente eléctrica dependen de tres factores:

• La resistencia del conductor. Una mayor resistencia produce más calor.
• El tiempo que fluye la corriente. Cuanto mayor es el tiempo, mayor es el calor producido.
• A mayor corriente, más generación de calor.

Materiales y equipo

• Calorímetro
• Termómetro de termopar
• Vasos de precipitado
• Multímetro
• Cronometro

Desarrollo

1. Con ayuda del multímetro mida el voltaje de línea y el valor de la resistencia del calorímetro. (La resistencia inicial = 40.1 Ω.).
2. Agregue 1600 ml de agua al calorímetro (recuerde que para los cálculos debe considerarse la masa equivalente del mismo). (Masa total = 1700𝑔)
3. Mida la temperatura inicial del líquido. (La temperatura inicial = 23   ).

1. Conecte el calorímetro y deje calentar el líquido durante 7 minutos.

1. Apague el calorímetro.

1. Mida la temperatura final del líquido. (Temperatura final = 63.2   ).

1. Calcule el trabajo realizado W y el calor suministrado Q.

1)

𝑉2

W =        𝑇[pic 4]

𝑅[pic 5]

125.8 𝑉2

W =[pic 6]

40.1 Ω

480 𝑠 =

𝑄 = 𝑚. 𝑐 (𝑇ƒ − 𝑇i)

𝑄 = (1700 𝑔)(1)(63.2 − 23) = 68340 𝑐𝑎𝑙

2)

𝑉

𝑅 =[pic 7]

𝐼

124 𝑉

=[pic 8]

5.7 𝐴

= 21.75 Ω

𝑉2

W =        𝑇[pic 9]

𝑅[pic 10]

124 𝑉2

W =[pic 11]

21.75 Ω

600𝑠 =

𝑄 = 𝑚. 𝑐 (𝑇ƒ − 𝑇i)

𝑄 = (1150 𝑔)(1)(90 − 19) = 81650 𝑐𝑎𝑙

1. Calcule el equivalente eléctrico del calor JE.

1)

W

𝐽𝐸 =[pic 12]

𝑄

189434.1 𝐽

=        =[pic 13][pic 14]

68340 𝑐𝑎𝑙

2)

W

𝐽𝐸 =[pic 15]

𝑄

424165.52 𝐽

=        =[pic 16][pic 17]

81650 𝑐𝑎𝑙

Cuestionario Practica 5

1.- Defina los conceptos de calor y trabajo.

Calor: Energía en tránsito de un sistema a otro. En forma espontánea fluye (corre) de un sistema con temperatura elevada 𝑇𝐻 a otro sistema con temperatura más baja 𝑇𝐿. Es un fenómeno, no se le puede almacenar. Solo podemos medir su variación entre un estado de equilibrio y otro. Se representa con Q.

Trabajo: Es la cantidad de energía transferida de un sistema a otro mediante una fuerza cuando se produce un desplazamiento. Es un fenómeno, no se le puede almacenar. Solo podemos medir su variación entre un estado de equilibrio y otro. Se necesita energía para realizarlo. Se representa con W.

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