Ley de Joule (Fiz0112) - Revision history

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‎Montaje Experimental

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==Ley de Joule==

===Objetivo===

Estudiar la transferencia de energía desde una resistencia eléctrica al agua, obteniendo a partir de los resultados una medición del equivalente eléctrico del calor.

===Equipamiento===

- Computador PC con interfaz PASCO ''Science Workshop''

- Amplificador de Potencia, PASCO CI-6502

- Sensor de Temperatura, PASCO CI-6505

- Resistencia de <math>10 W</math>, <math>1 W</math>

- Balanza

- <math>200 ml</math> de agua

- Vaso plástico

- Conectores

===Teoría===

El agua es calentada por una resistencia eléctrica sumergida en ella, por la que circula una corriente. El calor disipado por efecto Joule en la resistencia es transferido al agua. Usamos el Principio de Conservación de la Energía, suponiendo que no hay pérdidas de calor, lo que equivale a que toda la energía entregada por la resistencia es absorbida por el agua.

La energía disipada en la resistencia es

:<center><math>E= \bar{P} \cdot t \qquad\qquad\qquad (1)</math></center>

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 mecánico, elevando pequeñas masas desde una altura a otra.
-En esta experiencia se podrá verificar experimentalmente que el trabajo mecánico realizado por la máquina, elevando una masa '''m''' una distancia vertical '''h''', es igual al trabajo termodinámico neto hecho durante el ciclo (área encerrada en un diagrama P-V). Esencialmente, se comparará el trabajo realizado al levantar una masa (<math>W = mgh</math> ), con el trabajo realizado en un ciclo de la máquina térmica como función de la presión y los cambios de volumen. En donde este último está dado por la expresión:
+En esta experiencia se podrá verificar experimentalmente que el trabajo mecánico realizado por la máquina, elevando una masa '''m''' una distancia vertical '''h''', es igual al trabajo termodinámico neto hecho durante el ciclo (área encerrada en un diagrama P-V). Esencialmente, se comparará el trabajo realizado al levantar una masa (<math>W = mgh</math> ), con el trabajo realizado en un ciclo de la máquina térmica como función de la presión y los cambios de volumen.
 === Experimento ===
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 : 2.- En el gráfico de la parte a), indique cada uno de los puntos del ciclo (a, b, c y d). Indique sobre el gráfico cual de las trayectorias (<math>a \rightarrow b</math>, <math>b \rightarrow c</math>, etc.) son adiabáticos y cuales son isobáricos.
-: 3.- Encontrar un método para determinar el área encerrada bajo la curva en el diagrama P-V. El área encerrada no cambia mucho si se asume que <math>P</math> es aproximadamente una función lineal de <math>V</math> para las transiciones adiabáticas. Haciendo esta aproximación, la figura es casi un paralelogramo, de tal modo que se puede obtener el área encerrada usando varios métodos. Tres de ellos están listados abajo. Los estudiantes creativos han propuestos métodos aún mejores que estos, por lo tanto usted es libre de proponer otro método.
+: 3.- Encontrar un método para determinar el área encerrada bajo la curva en el diagrama P-V. El área encerrada no cambia mucho si se asume que <math>P</math> es aproximadamente una función lineal de <math>V</math> para las transiciones adiabáticas. Haciendo esta aproximación, la figura es casi un paralelogramo, de tal modo que se puede obtener el área encerrada. Para ello, realice el gráfico con una grilla cuadrada y cuente los cuadrados en el área encerrada por las líneas que conectan los puntos a, b, c y d. Luego multiplique por el número de joules que cada bloque representa. Necesitará hacer estimaciones cuidadosas de fracciones de áreas de cuadrados cuando una trayectoria del ciclo corte uno de ellos.
 : 4.- Escoja un método para calcular el trabajo termodinámico. Escriba detalladamente los cálculos necesarios y exprese el resultado en joules.

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 : 1. ''' IMPORTANTE''': mientras se realice la adquisición de datos, agite suavemente el agua, para asegurar calentamiento uniforme.
 �
 : 2. Cuando la temperatura alcance un valor tres grados por encima de la ambiente, abra el circuito eléctrico. Continúe agitando el agua y tomando datos. La temperatura subirá hasta un valor máximo, cuando todo el calor de la resistencia se haya disipado, y luego empezará a descender, por disipación al medio.
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 : 6) ¿Qué porcentaje de error tiene el valor de <math>J</math> calculado por Ud., con respecto al valor aceptado?.
-: 7)� Si Ud. no dispusiera de un voltímetro, ¿que dato adicional necesitaría para calcular <math>J</math>?, ¿Qué inconveniente presenta realizar la experiencia de ésta manera?.
+: 7) Si Ud. no dispusiera de un voltímetro, ¿que dato adicional necesitaría para calcular <math>J</math>?, ¿Qué inconveniente presenta realizar la experiencia de ésta manera?.
 : 8) Indique las posibles fuentes de error en este experimento y como corregirlas y evitarlas.

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 ===Montaje Experimental===
-: 1.� Pese el vaso plástico.
+: 1. Pese el vaso plástico.
 �
 : 2. Prepare la resistencia de 10 W, uniendo a ella los conectores aislados necesarios.
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 : 10. Encienda el computador y el Amplificador de Potencia. Ponga en ejecución el programa ''Data Studio''
 == Parte I: Calibración del Programa ==

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 El agua es calentada por una resistencia eléctrica sumergida en ella, por la que circula una corriente. El calor disipado por efecto Joule en la resistencia es transferido al agua. Usamos el Principio de Conservación de la Energía, suponiendo que no hay pérdidas de calor, lo que equivale a que toda la energía entregada por la resistencia es absorbida por el agua.
 La energía disipada en la resistencia es
 :<center><math>E= \bar{P} \cdot t \qquad\qquad\qquad (1)</math></center>