Equivalente mecanico del calor PDF

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TÍTULO DE LA PRÁCTICA:EQUIVALENTE MECANICO DEL CALOR NÚMERO DE PRÁCTICA: PRACTICA NUMERO III CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA AUTORES:

1. Sichaca Sanchez Carlos Esteban, [email protected], Ingeniería electrónica 2. Bautista Rodriguez Yerson Leander, [email protected], Ingeniería electrónica 3. Espitia Cárdenas Jefferson David, [email protected], Ingeniería electrónica, Carrera)

RESUMEN:

En el siguiente informe de laboratorio se identificó la relación de la energía y el calor, mediante la simulación “experimento de Joule. Equivalente mecánico del calor” el cual nos permitía obtener la temperatura del agua con el movimiento de un eje, el cual gira por medio de una polea la cual es halada por una masa soltada libremente y esta baja por acción de la fuerza de gravedad. La temperatura es tomada en distintos puntos los cuales corresponden a la distancia en que se encuentra la masa.

INTRODUCCIÓN:

El principio de la conservación de energía expone la equivalencia entre calor y trabajo mecánico. El trabajo es generalmente medido en unidades de Julios (Joule) y la energía térmica o calor es medido en unidades de calorías. Esta relación de equivalencia es llamada “Equivalente Mecánico del Calor”. Para las circunstancias en donde deducimos que toda la energía mecánica puede transformarse en calor, podemos lograr hallar experimentalmente el valor numérico de esta relación o equivalencia.

MARCO TEÓRICO:

Siempre que la fricción está presente en un sistema mecánico, la energía mecánica del sistema disminuye, y esta energía no es que simplemente desaparezca, varios experimentos demostraron que se transforma en energía interna, esta conexión entre energía mecánica y energía interna la sugirió por primera vez Benjamin Thompson, pero fue James Prescott Joule quien estableció la equivalencia de la reducción en energía mecánica y aumento en energía interna. El experimento de joule consistió en un contendor de agua aislado térmicamente al cual se le invertía trabajo mediante una rueda de paletas giratoria impulsada mediante pesados bloques que caen con rapidez constante, así la energía invertida en el sistema es igual a la invertida por la caída de los bloques, la energía potencial definida por la expresión E_p=mgh donde m es la masa del bloque y h la altura que cae el bloque; esta energía hace que la temperatura del agua aumente debido a la fricción entre las paletas y el agua. Como parte del experimento Joule varió las condiciones del experimento, y como resultado encontró que la perdida en energía mecánica es proporcional al producto de la masa del agua y el aumento en la temperatura, la constante de proporcionalidad que encontró fue de 4.18 J/g*oc, por lo tanto 4.18 J de energía mecánica elevan la temperatura del

agua en 1oc, más adelante con mediciones más precisas se establecería este equivalente como 4.186 J = 1 cal

RESULTADOS Y ANÁLISIS:

(Elaborar uno o dos párrafos que resuman el procedimiento, las observaciones, los detalles de la simulación, y lo que consideren más relevante que pudieron extraer de su práctica. No responder las preguntas de la guía como un cuestionario. Cada simulador y la guía tienen unas preguntas, úsenlas para determinar los conceptos más importantes que subyacen en el desarrollo de la práctica y de acuerdo a ellas elaboren su escrito. Adicionen cosas que consideran relevantes y que no fueron consideradas por la guía)

CONCLUSIONES:

Con la realización de este laboratorio y sus respectivas simulaciones se determinó la relación que tienen entre si la unidad de energía joule y la unidad de calor caloría. Joule sostuvo que el movimiento y el calor eran mutuamente intercambiables y que, en todo caso, una determinada cantidad de trabajo podría generar la misma cantidad de calor. Después de ver las graficas se denota que estas dos son directamente proporcionales ya que obtenemos una ecuación lineal que aumenta constantemente

BIBLIOGRAFÍA

Sc.ehu.es. 2021. Experimento de Joule. Equivalente mecánico del calor. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/joule/joule.html. Moodle2.uptc.edu.co. 2021. https://moodle2.uptc.edu.co/ eqmecanico%20del%20calor. Serway, R., & Jewett, J. (2008). Física para ciencias e ingeniería (7th ed., p. 555).

Ilustración 1 Simulador experimento de joule

Masa bloque (kg)

10

T0 (oC)

20

Masa agua (g)

50

h (m)

T (oC)

T – T0(oC)

W = Ep(j)

Q(cal)

0 0,2

20 20.09

20 0,09

0 19,6

0 18,837

0,4

20.19

0,19

39,2

39,767

0,6

20.28

0,28

58,8

58,604

0,8 1

20.37 20.47

0,37 0,47

78,4 98

77,441 98,371

Tabla 1 Datos obtenidos de la simulación 1

Trabajo / Calor 250 y = 1,0023x - 0,1993 R² = 0,9999

200

W (J)

150 100

Series1 Lineal (Series1)

50 0 0

50

100

-50

150

200

250

Q (Cal)

Ilustración 2 Grafica de la tabla 1

Masa bloque (kg)

20

Masa agua (g)

50

T0 (oC)

20

h (m)

T (oC)

T – T0(oC)

W = Ep(j)

Q(cal)

0

20

20

0

0

0,2

20,19

0,19

39,2

39,767

0,4 0,6

20,37 20,56

0,37 0,56

78,4 117,6

77,441 117,208

0,8

20,75

0,75

156,8

156,975

1

20,94

0,94

196

196,742

Tabla 2 Datos obtenidos de la simulación 2

Trabajo / Calor 250 y = 1,0023x - 0,1993 R² = 0,9999

200

W (J)

150 Series1

100

Lineal (Series1) 50 0 0

50

100

-50

150

200

250

Q (Cal)

Ilustración 3 Grafica de la tabla 2

Masa bloque (kg)

50

Masa agua (g)

150

T0 (oC)

20

h (m)

T (oC)

T – T0(oC)

W = Ep(j)

Q(cal)

0

20

0

0

0

0,2

20,16

0,16

98

33,488

0,4

20,31

0,31

196

64,883

0,6 0,8

20,47 20,62

0,47 0,62

294 392

98,371 129,766

1

20,78

0,78

490

163,254

Tabla 3 Datos obtenidos de la simulación 3

Trabajo / Calor 180

y = 0,332x + 0,299 R² = 0,9999

160 140

W (J)

120 100 80

Series1

60

Lineal (Series1)

40 20 0 0

100

200

300

Q (Cal) Ilustración 4 Grafica de la tabla 2

400

500

600...