1. Equivalente Eléctrico del Calor
Erick Conde
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OBJETIVOS
Observar la conservación de la energía en una transformación de energía eléctrica en
energía térmica.
RESUMEN
En esta práctica como lo dice su nombre observamos el equivalente eléctrico del calor
mediante experimentación y lo que comprobamos es que nunca hay un rendimiento de
100% en la transferencia de energía eléctrica a calorífica.
Esto se lo pudo comprobar ya que la temperatura iba aumentando poco a poco hasta
llegar a una temperatura constante pero si hubiera existido un traspaso del 100% de
energía la temperatura hubiera subido repentinamente (mas rápido) hasta llegar a la
temperatura constante.
Otra cosa de las que pudimos observar de la practica fue que después de los 41ºC la
temperatura se estabilizo y no subió mas eso quiere decir que con ese voltaje, esa era
toda la energía calorífica que podía producirse.
INTRODUCCIÓN
El principio de conservación de la energía nos dice que si una dada cantidad de Energía
de algún tipo se transforma completamente en calor, la variación de la energía térmica
resultante debe ser equivalente a la cantidad de energía entregada. En este experimento
buscamos demostrar la equivalencia entre la energía entregada a un sistema y el calor en
que se convierte. Si la energía se mide en Joules y el calor en calorías, nos propondremos
también encontrar la equivalencia entre estas unidades. La relación cuantitativa entre
Joules y calorías se llama, Je, equivalente eléctrico (o mecánico) del calor.
La ley de la conservación de la energía exige que la energía se transforme de una a otra
sin perdida. 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 en amperios, y V es la diferencia de
potencial en voltios. La energía eléctrica es la potencia multiplicada por el tiempo, de

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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 Qw = MwCw∆Tw donde Q es la
energía térmica en joules, M es la masa del agua, Cw es el calor especifico del agua y ∆Tw
es el cambio de temperatura del agua.
En este 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.
Para minimizar el efecto de la perdida de calor a la atmosfera, es mejor calentar el agua
el mismo número de grados arriba de la temperatura ambiente que tenia por debajo de
esta antes de iniciar el calentamiento. De ese modo, si usted empieza con agua a 10ºC y
la temperatura ambiente es 20ºC, la temperatura final del agua debe ser 30ºC. 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.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Mida la masa del calorímetro y registre este valor en su informe. Anote la temperatura
ambiente en el informe en el informe. Llene aproximadamente dos tercios del vaso con
agua.
Mida la masa del vaso más el agua. Registre este valor, calcule la masa del agua y anote
este valor en el informe de esta práctica.
Arme el circuito, como se muestra en la figura 2. 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.
Después de que el profesor haya revisado el circuito, cierre el interruptor. Ajuste el
reóstato hasta que el flujo de corriente sea de 2 a 3 A. abra el interruptor de inmediato.

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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.Cierre el
interruptor.
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
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.
Agite suavemente el agua hasta que adquiera una temperatura constante. Anote la
temperatura final del agua en su informe
Determine la corriente promedio y el voltaje promedio. Registre estos valores en el
informe.

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RESULTADOS
Anote los datos obtenidos en este experimento
Masa del calorímetro 400 gr
Masa del agua y el vaso 205 gr
Masa del agua 155 gr
Temperatura inicial del agua 27ºC
Temperatura ambiente 28ºC
Temperatura final del agua 41ºC
Cambio en la temperatura del agua 14ºC
Corriente promedio 2.1 A
Voltaje promedio 4.9 V
Anote los valores de corriente y voltaje obtenidos durante la realización de este
experimento.
Tiempo(min) Corriente(A) Voltaje(V)
1 2.1 4.9
2 2.1 4.9
3 2.1 4.9
4 2.1 4.9
5 2.1 4.9
6 2.1 4.9
7 2.1 4.9
8 2.1 4.9
9 2.1 4.9
10 2.1 4.9
11 2.1 4.9
12 2.1 4.9
13 2.1 4.9
14 2.1 4.9
15 2.1 4.9

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ANALISIS
Determine la energía eléctrica consumida en la resistencia, empleando E =IVt.
I = 2.1 A E = (2.1)*(4.9)*(900)
V = 4.9 V.
t = 900 seg. E = 9261 J
Determine el calor absorbido por el agua, utilizando , donde es 4.18 J/g.
°C.
= 155 g (155)*(4.18)*(14)
= 14 °C 9070.6 J
Encuentre la diferencia relativa entre la energía eléctrica consumida y la energía térmica
absorbida por el agua. Utilice la diferencia % = (E - )(100%)/E
9261 90706
.
%= * 100 %
9261
% = 2.05
Tomando en cuenta el aparato que utilizo, señale por qué no se obtuvo una concordancia
exacta en la pregunta anterior. Considere la bobina calefactora al dar su respuesta.
La bobina calefactora absorbe una cantidad específica de energía pero al ser transferida el agua
parte de ese calor producido por la bobina se transfiere aunque sea mínima al calorímetro por
ende afecta al resultado final.
¿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.
Sí, porque si tuviéramos instrumentos de medición con más precisión y repitiéramos mas de una
ocasión el experimento, vamos a obtener un resultado que se ajuste más a lo esperado.

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¿Qué porcentaje de la energía eléctrica fue convertida en energía térmica en el agua?
E=9261 100%
Q=9070.6 X
X=
Una bobina calefactora de inmersión de emplea para hervir 90. Ml de agua de una taza
de te. 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 21°C, hasta el punto de
ebullición.
E = Q = (90)*(4.18)(100 – 21) = 29719.8 J
P = 200 W ⇒
t = 148.59 seg

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DISCUSIÓN
En esta práctica no hubo muchos errores ya que básicamente lo que hacíamos era armar
el circuito después verificar que el circuito estuviera bien armado con la ayuda del
profesor o el ayudante para luego encenderlo e ir registrando los cambios de
temperatura por cada minuto hasta que la temperatura se mantenga constante.
En los únicos punto o procesos donde pudo haber errores fueron al haber tomado mal
el tiempo al registrar las temperatura para llenar el informe de esta práctica pero aun así
la variación de temperatura en esos segundos era muy poca como para registrarla.
Otro de los posible errores de esta práctica fue en el momento de que estábamos
registrando las temperaturas la corriente subía por segundos hasta que uno de los
miembros del grupo se daba cuenta y estabilizaba la fuente para que la corriente y el
voltaje vuelvan a ser los mismos pero así como el registrar las temperaturas el valor de
este error era muy pequeño como para colocarlo en la tabla de datos.
CONCLUSIONES
Se cumplió con el objetivo de la practica que era el de observar la conservación de la
energía en una transformación de energía eléctrica en energía térmica y una de las cosas
que se puede concluir es que nunca hay un rendimiento del 100% en la transferencia de
energía eléctrica a calórica ya que esto se lo comprobó mediante el experimento en el
que íbamos registrando la temperatura a cada minuto hasta que llego a una temperatura
constante en la que no se elevo mas.
BIBLIOGRAFIA
Sears. F. Zemansky, M. Young, H. Freedman, R. University Physics, - 10th.Francisco:
Addison Wesley, 2000.Castro, D; Olivo A.; Física -Electricidad para estudiantes de
Ingeniería Notas de Clase,Ediciones Uninorte, Barranquilla, Colombia, 2008