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13-A Experimento de Joule

En el experimento de Joule consiste en determinar el equivalente mecnico del calor, larelacin que existe entre la unidad de calor (calora) y la unidad de energa (Joule). Elexperimento realizado seala la cantidad de energa en orma de calor necesaria para elevar la temperatura de un volumen conocido de agua.

Metodologa del experimento

!e tiene un recipiente aislado t"rmicamente con cierta cantidad de agua, un termmetrosumergido en el agua y un e#e con paletas que se puede poner en movimiento por la accinde un par de pesas ( igura $).

%as pesas se ponen en movimiento a unavelocidad constante, por lo cual van perdiendoenerga potencial y las paletas adquierenenerga cin"tica mani estada con el movimiento de estas, como consecuencia el aguaagitada por las paletas se calienta de&ido a la riccin. Joule descu&ri que la disminucin

de energa potencial es proporcional al incremento de temperatura del agua. %a constante de proporcionalidad, es decir el calor especi ico del agua, es igual a '.$ J*g+ . Esto signi icaque se necesita '.$ J para poder elevar un grado elsius un gramo de agua. %a ecuacin

para calcular la conversin de energa mecnica en calor es la siguiente-

Mgh = mcT

igura $. /parato empleado por Joule para la medicin delequivalente mecnico del calor

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0onde

12masa de las pesas (3g)

g2aceleracin de&ida a la gravedad (m45 !465)

72altura de las pesas (m)m2masa de agua (8g)

c2calor especi ico (J g46$ + 46$)

9:2di erencia entre temperatura inicial y inal (+ )

E#emplo-

!e tiene una pesa de masa ;< 8g la cual 7ar girar una paleta de masa desprecia&lesumergida en un recipiente de $

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0iagrama de un ciclo de re rigeracin con sus componentes