física geral experimental - Departamento de Física - Universidade ...

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Física Geral e Experimental - Silvio Luiz Rutz da Silva
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EFEITO JOULE
Objetivos
Determinar o equivalente elétrico do calor
Observar o fenômeno do efeito Joule
Fundamento teórico
Efeito joule é o fenômeno pelo qual um condutor se aquece quando atravessado por uma corrente
elétrica.
Quantidade de calor dissipada
Pelo primeiro princípio da termodinâmica sabemos que; quando há transformação da quantidade
de energia (∆E) em quantidade de calor (∆Q), ou vice-versa, é constante o quociente ∆E por ∆Q,
quaisquer que sejam ∆E e ∆Q.
∆E
= J , onde J é chamado equivalente mecânico do calor.
∆Q
Imaginemos um calorímetro com uma resistência. Façamos passar por ela uma corrente de
intensidade I, durante um tempo t, aplicando uma tensão nos seus terminais. A energia elétrica
absorvida pela resistência durante o tempo t é ∆ E = V ⋅ I ⋅ t .
Suponhamos que, no interior do calorímetro, haja uma certa massa m de água, que devido à
energia elétrica sofreu uma variação de temperatura ∆θ. A quantidade de calor recebida pela água
proveniente da energia elétrica será ∆Q = m ⋅ c ⋅ ∆θ
+ k ⋅ ∆θ
.
Substituindo ∆E e ∆Q na equação do equivalente mecânico do calor, teremos
V ⋅ I ⋅ t
= J
m ⋅ c ⋅ ∆θ
+ k ⋅ ∆θ
Procedimento experimental
1 – Pesar o calorímetro vazio e seco: m 1 = _________ gramas
2 – Calcular o equivalente em água do calorímetro:
k = m1
⋅ 0,
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3 – Colocar um volume de água em uma proveta e determinar sua temperatura:
θ 0 = _________ ºC
4 – Consultar a tabela de densidades e verificar a densidade correspondente a θ 0.
µ = _______ g.cm -3
5 – Calcular a massa de água por: mH 2O
= V ⋅ µ
6 – Montar o circuito da figura 1