EFECTO JOULE

+10

No comments posted yet

Comments

Slide 1

ELECTRICIDAD 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 2

EFECTO JOULE. James Prescott Joule Físico Inglaterra, 1818-1889 El hombre a quien debemos la expresión I²R de la potencia disipada en un conductor publicó el resultado como Ley de Joule en 1841. Participó también en el famoso descubrimiento de la conservación de la energía. Su fama fue principalmente por haber hecho más que cualquier otra persona establecer la idea de que el calor es una forma de energía. En su honor la unidad de energía se llama Joule. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 3

ENUNCIADO La ley de Joule enuncia que : " El calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente " 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 4

DETERMINACION DEL EFECTO JOULE. El efecto Joule establece que la cantidad de energía calorífica ( Qc ) producida por una corriente eléctrica depende directamente del cuadrado de la intensidad de corriente (I), del tiempo (t) que esta circula por el conductor y de la resistencia (R) que opone el mismo al paso de la corriente. Matemáticamente esto es: QC = L²Rt La fórmula para determinar la potencia de una carga resistiva (a menudo denominada ley de Joule), está dada por: P= l²R= V²/R La cual se obtiene de relacionar la ley de Watt con la ley de Ohm, y nos permite determinar la potencia disipada por un equipo eléctrico. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 5

A partir de la equivalencia entre trabajo y calor (1 J = 0,24 cal) se obtiene la siguiente expresión matemática para el efecto Joule: ΔQ=0.24·ΔE=0.24. l²RΔt=0.24· (VA­VB) ²Δt/R donde ΔQ se expresa en calorías y las restantes magnitudes en las unidades del Sistema Internacional. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 6

UNIDADES. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 7

CAUSAS DEL FENÓMENO. Los sólidos tienen una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética, que es cedida en forma de calor. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 8

APLICACIONES. Calentador de agua eléctrico. Se dispone de un calentador de agua de uso cotidiano. El cual se coloca en una vasija con agua, pudiéndose observar que el agua hierve rápidamente. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 9

Vaporizador Se dispone de un dispositivo por medio del cual se puede ver el funcionamiento y la estructura de un vaporizador de tipo comercial. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 10

Plancha eléctrica   Se dispone de dos planchas eléctricas en las cuales se pueden observar su estructura interna está formada por una base metálica calentada por una resistencia eléctrica, debidamente aislada, cuya potencia es regulada mediante un reóstato situado bajo el asa. . 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 11

Cocinilla eléctrica  Se dispone de un modelo simple de cocinilla eléctrica, en la cual se puede observar el enrollado de la resistencia debido a la longitud necesaria para disipar el calor suficiente. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 12

Secador de pelo  Se dispone de un secador de pelo al cual se le puede observar su estructura interna. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 13

CONCLUCIONES DEL EFECTO JOULE. Todos los dispositivos eléctricos que se utilizan para calentamiento se basan en el efecto Joule, es decir, estos aparato consisten esencialmente en una resistencia que se calienta al ser recorrida por la corriente. Las lámparas de incandescencia (o de filamento incandescentes), como la lámpara de tungsteno, conocida comúnmente como bombilla de luz. En la construcción de fusibles, elementos que se emplean para limitar la corriente que pasa por un circuito eléctrico; por ejemplo, en un automóvil, una casa, un aparato electrodoméstico, etc. En la actualidad se emplean en las casas los llamados interruptores termomagnéticos (automáticos). En estos últimos elementos, el calentamiento de un dispositivo bimetálico produce su dilatación, haciendo que el circuito se abra. 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 14

ENERGÍA EN EL PROCESO DE CONDUCCIÓN: EFECTO JOULE Las colisiones con los iones reticulares causan que en estado estacionario los portadores viajen con una velocidad de deriva constante → no hay cambio de energía cinética de los portadores ¿Dónde va entonces la energía potencial que pierden los portadores? Respuesta: se acumula en forma de energía interna del material → aumento de temperatura El aumento de temperatura que experimenta un material conductor cuando transporta una corriente se denomina efecto Joule 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 15

EJERCICIOS DE APLICACIÓN. EJERCICIO 1 Por una resistencia de 30 Ω de una plancha eléctrica circula una corriente de 4 A, al estar conectado a una diferencia de potencial de 120 V. ¿Qué cantidad de calor produce en 5 minutos?   Q = 0.24 *I2* R *t  Q = 0.24 * (4A)2 * 30 Ω * 300 s   Q = 34560 cal 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 16

EJERCICIO 2: Por una resistencia eléctrica de hierro de 20 Ω circula una corriente de 5 A de intensidad. Hallar el calor, en J y en cal, desprendido durante 30 s. Potencia en J = R*I2* t = 20 Ω *(5A)2 * 30s Potencia en J =  15 * 103 J Potencia en cal = 0.24 (R*I2* t) Potencia en cal = (0.24 cal / J) * (15 * 103 J) Potencia en cal = 3.6 * 103 cal 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 17

Ejercicio 3: Una bobina se conecta a una fuente de tensión de 20 V, desprendiendo 800 cal/s. calcular su resistencia. Potencia en cal/s = 0.24 R*I2 = 0.24 V2/R 800 = 0.24 (20)2/R R = 0.12 Ω 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Slide 18

REALIZADO POR Carrasco Miguel Ramírez Geovany Valencia Santiago 26/12/2009 FACULTAD DE CIENCIAS ING. BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL

Summary: Presentacionespoch

Tags: física iii

URL: