Práctica No 17. Determinación experimental del equivalente eléctrico del calor

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1 Práctica No 17 Determinación experimental del equivalente eléctrico del calor 1. Objetivo general: Determinación experimental del equivalente eléctrico utilizando el método de trabajo mecánico. 2. Marco teórico: Caloría: Por definición, la caloría es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua un grado Celsius desde 14.5 ºC. Los experimentos de Joule demostraron que no sólo la energía térmica permite elevar la temperatura, sino que también cualquier otra forma de energía suministrada a un sistema puede realizar el mismo efecto. Con estos experimentos Joule obtuvo el equivalente mecánico del calor, Je, es decir el número de Joules necesarios para aumentar en un grado la temperatura de un gramo de agua, mediante la utilización de trabajo mecánico. En esta práctica se mide este equivalente utilizando la transformación de energía eléctrica en térmica. Si se introduce en un recipiente con agua a cierta temperatura, una resistencia eléctrica o una lamparita, y se aplica una diferencia de potencial (V) entre sus bornes, se observa el paso de una intensidad de corriente (I). La potencia consumida (P) en la resistencia de la lamparita es: P=V.I (1) Y la energía eléctrica (W) generada al cabo de un tiempo (t), es: W= V.I.t (2) Esta energía se transforma en calor. La cantidad de calor generado en el tiempo (t) se invierte en elevar no sólo la temperatura del agua sino también la de las paredes del recipiente y otros elementos del calorímetro. Otra parte del calor es emitido por radiación al exterior. Si la temperatura inicial es T 1 y la final T 2, entonces: Cp agua = capacidad calorífica del agua (cal/g.k) m= masa de agua (g) k= masa de agua capaz de absorber igual 3. Materiales y equipos: Materiales Agua Tinta negra Equipos Balanza Termómetro Calorímetro Amperímetro Cronómetro 4. Procedimiento experimental: 1) Llene el calorímetro con distintos unidades de agua fría y caliente, determine la cantidad de masa (m) de agua agregada. 2) Introduzca el termómetro en el calorímetro y mida la temperatura inicial como T 1. 3) Encienda el calorímetro, ajuste el voltaje en 12 vol y utilice un amperímetro para medir la intensidad (I), de corriente en w. 4) Mida la temperatura transcurrido un lapso de de 50min, y tómela como T 2. 5) Repita los pasos (1-4), pero esta vez utilizando tinta negra.

2 6) Limpie y seque el calorímetro y guárdelo en el sitio asignado. 5. Cálculos: W= V.I.t (2) W= energía eléctrica generada V= voltaje (V=12vol) I= intensidad (amp) Para el cálculo con agua: Cp agua = capacidad calorífica del agua (cal/g.k) m= masa de agua (g) k= masa de agua capaz de absorber igual Para el cálculo con tinta negra: Cp agua = capacidad calorífica de la tinta (cal/g.k) m= masa de la tinta (g) k= masa de tinta capaz de absorber igual 6. Pre-laboratorio: Investigar 1) Qué se entiende por calor? 2) Qué es la energía térmica? 3) Propiedades del agua y de la tinta negra 4) Cuál es la importancia de la caloría y cuáles son sus unidades?

3 Diseño de equipo Fig. 3: Calorímetro eléctrico.

4 Reporte de datos Tabla 1: Datos del agua m H2O (g) T 2 (C) T 1 (C) I (amp) V (vol) Tabla 2: Datos de la tinta m tinta (g) T 2 (C) T 1 (C) I (amp) V (vol) Sección: Grupo: Integrantes Nombre y apellido C.I Firma

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