Practica 6

LABORATORIO DE FISICA C Msc. RICHARD PILOZO

OBJETIVOS
Observar la conservación en una transformación de energía
eléctrica en energía térmica.

RESUMEN
En la práctica se demostró la equivalencia entre la energía
eléctrica entregada a un sistema y la energía calórica enque se
convierte.
Se Pudo notar que no en un 100% se transfiere la energía debido a
agentes. La energía eléctrica que obtuvimos es de 1612,8 J la
energía térmica que obtuvimos fue de 1672 J lo que nos dio como
porcentaje de error 3.67%

Introducción
La ley de la conservación de la energía exige que la energía se
transforme de una forma a otra sin pérdida. Esto significa que un
joule de energía potencial, cuando se convierte en electricidad,
debe volverse un joule de energía eléctrica. Un joule de energía
eléctrica, cuando se convierte en energía térmica, debe producir un
joule de energía térmica. La potencia eléctrica es P=IV donde I es
la corriente eléctrica en amperios, y V es la diferencia de potencial
en voltios. La energía eléctrica es la potencia multiplicada por el
tiempo, de modo que E=Pt=IVt, donde E es la energía en joules y t
es el tiempo en segundos. La energía térmica en el agua puede
escribirse como donde Q es la energía térmica en
joules, m es la masa del agua, es el calor específico del agua y
es el cambio de temperatura del agua.

pág. 1 ENRIQUE ANCHUNDIA GUERRERO


El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las
cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es
decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así
como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los
cuerpos.
El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase
cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para
agitar y un termómetro.
Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua
hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se
comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica
del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente
corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede
calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto
caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor
latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto.

El calor latente, que no está relacionado con un cambio de
temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una
sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido
a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción
química, como sucede al quemar un combustible, las sustancias
reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba.
Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca
por ignición, con ayuda de una chispa eléctrica.

Los calorímetros suelen incluir su equivalente, para facilitar
cálculos. El equivalente en agua del calorímetro es la masa de agua
que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual
calor en las mismas circunstancias. De esta forma, sólo hay que
sumar al agua la cantidad de equivalentes.



En el experimento, usted medirá la cantidad de energía eléctrica
convertida en energía térmica mediante una bobina eléctrica
calefactora sumergida en agua, como se muestra en la figura 1. Al
mismo tiempo, medirá la cantidad de calor absorbido por una masa
conocida de agua. El calorímetro, tiene un calor específico mínimo y
no absorberá energía térmica. Sus resultados deben indicar que la
energía térmica transferida al agua es igual a la energía eléctrica
consumida en la bobina.
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía resultante de
la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que
permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando
se les coloca en contacto por medio de sistemas físicos y químicos
por la facilidad para trabajar con magnitudes escalares, en
comparación con las magnitudes vectoriales como la velocidad o la
posición. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir
completamente la dinámica de un sistema en función de las energías
cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la
mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir,
ser invariante en el tiempo.
Matemáticamente, la conservación de la energía para un sistema es
una consecuencia directa de que las ecuaciones de evolución de ese
sistema sean independientes del instante de tiempo considerado, de
acuerdo con el teorema de Noether.



La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas
de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica
y la energía térmica.
Se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el
movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través
de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia
de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.
Para minimizar el efecto de la pérdida de calor a la atmósfera, es
mejor calentar el agua el mismo número de grados arriba de la
temperatura ambiente que tenía por debajo de ésta antes de iniciar
el calentamiento. De ese modo, si usted empieza con agua a y
la temperatura ambiente es c, la temperatura final del agua
debe ser c. En esta forma, cualquier calor ganado por los
alrededores mientras las temperaturas son menores que la
temperatura ambiente, es probable que se compense por una
pérdida de calor igual cuando las temperaturas sean más altas que
la temperatura ambiente.
Se denomina energía térmica a la energía liberada en forma de
calor. Puede ser obtenida de la naturaleza o del sol, mediante una
reacción exotérmica, como la combustión de algún combustible; por
una reacción nuclear de fisión o de fusión; mediante energía
eléctrica por efecto Joule o por efecto termoeléctrico; o por
rozamiento, como residuo de otros procesos mecánicos o químicos.
Asimismo, es posible aprovechar energía de la naturaleza que se
encuentra en forma de energía térmica, como la energía geotérmica
o la energía solar fotovoltaica.
La obtención de energía térmica implica una subida de calor ya sea
quimica o del sol . La combustión libera dióxido de carbono (CO2) y
emisiones contaminantes. La tecnología actual en energía nuclear da
lugar a residuos radiactivos que deben ser controlados. Además
deben tenerse en cuenta la utilización de terreno de las plantas
generadoras de energía y los riesgos de contaminación por



accidentes en el uso de los materiales implicados, como los
derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados.

Procedimiento experimental

Materiales usados
 Cables de conexión
 Fuente regulable de voltaje DC
 Voltímetro
 Amperímetro
 Interruptor
 Bombillos
 Cables de conexión
 Calorímetro y Termómetro
 Balanza
 Cronómetro

1. Medir la masa del calorímetro y registrar el valor en el
informe.
2. Anotar la temperatura ambiente en el informe.
3. Llenar aproximadamente dos tercios del vaso con agua.
4. Medir la masa del vaso más el agua. Registre el valor en el
informe.
5. Calcular la masa del agua y anotar ese valor en el informe
de esta práctica.



6. Armar el circuito, como se muestra en la figura . Si tiene
una fuente de poder ajustable, el reóstato está integrado
en ella, en vez de estar separado. Asegúrese de que la
bobina se encuentra sumergida en el agua. En caso
contrario, añada más agua y repita el paso anterior.
7. Después de que el profesor haya revisado el circuito,
cierrar el interruptor. Ajustar el reóstato hasta que el
flujo de corriente sea de 2 a 3 A. abra el interruptor de
inmediato.

8. Agite el agua suavemente con el termómetro. Léala
temperatura inicial del agua. Anote este valor en el
informe. Prepárese para tomar el tiempo de sus
lecturas.Cerrar el interruptor.
9. Cada minuto lea los valores en el amperímetro y en el
voltímetro y regístrelos en su informe. De vez en cuando
agite suavemente el agua y, si es necesario, ajuste el
reóstato para mantener un flujo de corriente constante



10. Observe continuamente la temperatura del agua para
determinar cuando alcanza los grados por encima de la
temperatura ambiente que tenia por debajo de esta antes
de iniciar el experimento.
11. Agite suavemente el agua hasta que adquiera una
temperatura constante. Anote la temperatura final del
agua en su informe
12. Determinar la corriente promedio y el voltaje promedio.
Registrar estos valores en el informe.

RESULTADO

OBSERVACIONES Y DATOS:

A1) Observaciones al retirar uno de los bombillos.

Masa del calorímetro
Masa del agua y el vaso
Masa del agua 200 gr
Temperatura inicial del agua c
Temperatura ambiente c
Temperatura final del agua c
Cambio en la temperatura del agua c
Corriente promedio 1.6 A
Voltaje promedio 4.1V



A2) Anote los valores de corriente y voltaje obtenidos
durante la realización de este experimento.

Tiempo(min) Corriente(A) Voltaje(V)
1 1.6 4.1
2 1.6 4.1
3 1.6 4.1
4 1.6 4.1

ANÁLISIS:
a) Determine la energía eléctrica consumida en la resistencia,
empleando E=IVt

E=IVt
E= (1.6)(4.18)(240)
E=1612.8J

b) Determine el calor absorbido por el agua, utilizando
, donde 4.18 J/ c

Q=mc
Q=(200)(4.8)(2)
Q= 1672

c) Encuentre la diferencia relativa entre la energía eléctrica
consumida y la energía térmica absorbida por el agua.
Utilice la diferencia %=(E )(100%)/E.

%= =3.67



d) Tomando en cuenta el aparato que utilizó, señale por qué
no se obtuvo una concordancia exacta en la pregunta
anterior. Considere la bobina calefactora al dar su
respuesta.
Debido al error de instrumento de medición.

e) ¿La concordancia obtenida fue suficiente para indicar que,
en condiciones ideales, usted hubiera encontrado una
concordancia exacta en el intercambio de energía? Explique
su respuesta.
Si porque en teoría debía de darnos lo mismo.

f) ¿Qué porcentaje de la energía eléctrica fue convertida en
energía térmica en el agua?
100% - 3.67%= 96.45%

g) Un bombillo eléctrico tiene una eficiencia cercana al 16%.
¿Cuántos juoles de energíatérmica emite el bombillo cada
segundo?
Si un bombillo tiene una eficiencia del 16%, quiere decir que
éste solo entrega un 16% de la potencia que recibe, es así que
si recibe una potencia de 100 watts, el bombillo estará en
Capacidad de entregar tan sólo 16 watts. Durante esta
práctica se observó cómo se transformaba energía eléctrica
en energía térmica, según la ley de la energía toda esa energía
eléctrica debería transformarse en energía térmica, lo cual no
se cumplió en esta práctica ya que había una determinada
cantidad de energía que se disipaba en el ambiente porque el
sistema no se encontraba en condiciones ideales, es decir,
aislado completamente.



h) Una bobina calefactora de inmersión se emplea para hervir
90.0 ml de agua de una taza de té. Si el valor nominal de
la bobina de inmersión es de 200 W, encuentre el tiempo
necesario para llevar esta cantidad de agua, inicialmente a
c, hasta el punto de ebullición.
E = Q

(90)*(4.18)* (100 – 21) = 29719.8 J

= 148.59 seg



DISCUSIÓN
En práctica tuvimos que realizar varias pruebas ya que el
porcentaje de error era demasiado alto, que creemos era
debido a la cantidad de agua que habíamos tomado. Una vez
que obtuvimos la cantidad necesaria de agua procedimos a
realizar. Error porcentual 3.67% entre la energía eléctrica
consumida y la energía térmica absorbida por el agua, lo que
nos quiere decir cumplimos al estar dentro del error tolerable
del 10% dicho por el profesor, un error relativamente alto
debido al uso de los instrumentos de la práctica.
Además obtuvimos que el 96.45 % de energía eléctrica fue
convertida en energía térmica, el restante 3.67% fue
convertido en energía cinética, con ello cumplimos el principio
de la conservación de la energía, y dicha energía no fue
desperdiciada.

CONCLUSIONES
No hay rendimiento del 100%
El instrumento de medición tiene error el error humano
Teóricamente debe darnos lo mismo pero
experimentalmente nos dio distinto debido a los errores.

REFERENCIA
- Microsoft ® Encarta ® 2009.
- Física Universitaria de Sears Zemansky 12va edición
- Guía de laboratorio de física C revisión III, Espol ICF



- http://es.wikipedia.org/wiki/
- http://www.fisicarecreativa.com


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