Experimento de Joule

– NUEVO CONCEPTO DE LA UNIDAD DE MEDIDA DEL CALOR

Es interesante el experimento del señor James Prescott Joule (siglo XIX).

En la figura siguiente vemos:

2 pesas

1 termómetro

1 recipiente con agua

1 eje con unas paletas

1 metro

Cuando las pesas se hallan en la zona alta se las deja caer (por efecto de la gravedad).

Al descender gira el eje cuyas paletas agitan el agua.

Esta agitación provoca un aumento en la temperatura del agua.

Recordando lo estudiado en el Tema 3  : la energía potencial equivale al producto de la masa, por la aceleración de la gravedad de la Tierra y por la altura.

Cuando las pesas están en la parte superior poseen una determinada cantidad de energía potencial que al ir descendiendo la van perdiendo: 

mientras que la energía térmica del agua va aumentando.

Esta cantidad de calor que “ha ganado el agua” nos vendrá dada por:

El señor Joule consiguió determinar que para que el agua aumentase 1ºC, es decir, 1 cal, había que producir una energía de 4,18 julios lo que equivale a:

A continuación tienes como ejemplo, una pequeña tabla de valores de calores específicos expresados en calorías y en julios:

4.101 Calcula la cantidad de calor necesaria para que un trozo de hierro de 20kg que se halla a 20ºC adquiera una temperatura de 100ºC.

Respuesta:

Solución

Sabemos que el calor específico del hierro en calorías es de 0,113 por lo que 20kg de hierro a 20ºC para que adquieran 100ºC necesitan: 

Si el cálculo lo hacemos teniendo en cuenta el calor específico en julios:

El resultado sería el mismo en el caso de hallar en calorías y multiplicar a éstas por 4,18: 

Ves que hay una pequeña diferencia que se debe a tener en cuenta o no varias cifras decimales.