El experimento de Joule.Hasta antes del siglo XIX
El experimento de Joule.
Hasta antes del siglo XIX, se creía que el calor y la energía mecánica
eran dos magnitudes distintas. Sin embargo, Joule creía que el calor
no era más que otra forma de energía. Para demostrarlo, ideó el
aparato mostrado: la pesa, que cae a velocidad constante, hacía girar
las paletas, las cuales hacían elevar la temperatura del fluido por la
fricción que se presentaba. En este problema analizaremos los
aspectos físicos que se encuentran involucrados.
a) En la parte externa, se usa una pesa de 20 kg para accionar el movimiento.
Si esta se desplaza 4.36 m de su posición inicial, calcule el cambio de la energia potencial
en el cuerpo.
b) Se coloca dentro del recipiente 100 cm cúbicos de agua. Luego, el aparato es accionado y las
paletas empiezan a girar. Una vez que se detienen, se nota que la columna de mercurio,
que media inicialmente 30 cm, aumentó 0.11 mm. Encuentra el cambio de temperatura y
el calor suministrado al agua, en calorías. Desprecie el calor absorbido por el termómetro.
1 Respuesta
La experiencia clásica de Joule.
Pesa bajando a velocidad constante desde 4.36 metros de altura s.n.m. posee una Energía Potencial Gravitatoria = m x g x h = 20 Kg x 9.80 m/s^2 x 4.36 m = 854.5 Joules.
Agua calentándose por el frotamiento de las paletas girando:
100 cm^3 de agua ...temperatura inicial= 30 K ....temperatura final = 30.011 K
K es una constante que depende del termómetro. Sus unidades serian{ ° / cm. }
Calor suministrado por las paletas al agua = Ce ( h2o) x 100 gramos x 0.011 K ( cm)
Es todo cuanto podes decir porque estas necesitando, al menos, la constante K del termómetro.
