Equipo numero 4 Andrade serrano Carlos Daniel Flores Quintanar Ruby Estefania Gomez reyes Alejandra Robles esparza Lorenia Cristina

En el siglo XIX, Joule ideó un experimento para demostrar que el calor no era más que una forma de energía, y que se podía obtener a partir de la energía mecánica. Dicho experimento se conoce como experimento de Joule para determinar el equivalente mecánico del calor., es decir, la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría.Joule Mediante esta experiencia simulada, se pretende poner de manifiesto la gran cantidad de energía que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen pequeño de agua.

El aparato que empleó se muestra en la siguiente figura. En el interior de un recipiente se introduce 1 kg de agua a 14.5 ºC. Al recipiente se le acoplan unas paletas conectadas mediante una cuerda con una masa que puede caer. Conforme la masa cae a velocidad constante, las paletas giran, por lo que se convierte la energía potencial gravitatoria de la masa en energía para hacer girar las paletas. Debido a este giro, el agua aumenta de temperatura (el giro de las paletas se transforma en calor).energía potencial gravitatoria

La pesa, que se mueve con velocidad prácticamente constante, pierde energía potencial. Como consecuencia, el agua agitada por las paletas se clienta debido a la fricción. Si el bloque de masa M desciende una altura h, la energía potencial disminuye en Mgh, y ésta es la energía que se utiliza para calentar el agua (se desprecian otras pérdidas).

Joule encontró que la disminución de energía potencial es proporcional al incremento de temperatura del agua. La constante de proporcionalidad (el calor específico de agua) es igual a J/(g ºC). Por tanto, J de energía mecánica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1º C. Se define la caloría como J sin referencia a la sustancia que se está calentando. 1 cal=4.186 J

En la simulación de la experiencia de Joule, se desprecia el equivalente en agua del calorímetro, del termómetro, del eje y de las paletas, la pérdida de energía por las paredes aislantes del recipiente del calorímetro y otras pérdidas debidas al rozamiento en las poleas, etc. Sea M la masa del bloque que cuelga y h su desplazamiento vertical m la masa de agua del calorímetro T 0 la temperatura inicial del aguay T la temperatura final g=9.8 m/s 2 la aceleración de la gravedad

La conversión de energía mecánica íntegramente en calor se expresa mediante la siguiente ecuación.siguiente ecuación. Mgh=mc(T-T 0 ) Se despeja el calor específico del agua que estará expresado en J/(kg K). c= Mgh / m(T-T0) Como el calor especifico del agua es por definición c=1 cal/(g ºC), obtenemos la equivalencia entre)las unidades de calor y de trabajo o energía.