Calentador de resistencia eléctrica: medida del calor que entrega una resistencia eléctrica.

resistencia

Introducimos la resistencia o calefactor eléctrico dentro de un vaso de precipitados que contiene 300 g de agua.

No lo enchufamos hasta que está sumergido en el agua, para que el agua impida que se alcance una temperatura que funda la resistencia interna del calefactor (en este caso el aparato se estropearía).

En realidad si la presión es de 1 atmósfera la T del agua y por lo tanto del calefactor sumergido en ella no pasará de los 100º .

Un termómetro nos indica la variación de temperatura.

Montamos un circuito para poder medir con un amperímetro la intensidad que pasa por él.

El esquema es el siguiente:

esquema

El montaje real es el que ves más abajo. Mantenemos el termómetro lejos del calentador y agitamos éste para mezclar el agua fría con la caliente que está más próxima al calefactor y así homogeneizar la temperatura de las distintas zonas.

montaje

Medimos el voltaje real que nos da la compañía eléctrica en ese momento y la intensidad que marca el amperímetro. Realizamos la práctica en diferentes días y nuestros datos sufrieron pocas desviaciones, pero la tensión que daba la red varió entre 209 V y 217 V. Registramos la temperatura inicial y la final al cabo de 5 minutos.

Datos obtenidos

Masa de agua Intensidad voltaje (C. alterna)
300 g 1,39 A 217 V

Registro de temperaturas

Tiempo (minutos) 0 1 2 3 4 5 6
Temperatura (ºC) 20 26 39 49 59 69 79

Conclusiones...

La energía entregada por el circuito eléctrico en 5 min ha sido:

W=V·I· t=208·1,32·5·60=82368 J

Si aplicamos la fórmula para saber la cantidad de calor que ha pasado al agua, empezando a contar después del primer minuto los cinco siguientes obtenemos:

DQ=m ·Ce· D t=0,3 · 4180 (79-26)=66.462 J

Esto quiere decir que no toda la energía eléctrica ha pasado a energía calorífica en el agua.

Observaciones y conclusiones:

Teóricamente debería pasar el 100% pero, al no estar totalmente sumergido el calefactor, parte de la energía se ha disipado al aire. Otra parte se ha empleado en calentar el vaso. Además el vaso estaba abierto y poco aislado del exterior. Con un calorímetro cerrado habríamos evitado gran parte de estas pérdidas.

El rendimiento de la energía entregada al agua respecto a la consumida ha sido del 81%

Rendimiento=(66.462 / 82368)·100=81%

Con este calentador podemos saber la cantidad de calor que entrega al líquido en que se sumerja en un tiempo dado y podemos hallar el calor específico de ese un líquido y midiendo tiempos y temperaturas. La aproximación con que podemos conocerlo viene limitado por este rendimiento que debe tenerse en cuenta.

Es necesario conocer el grado de error que introducimos en las experiencias y a qué se debe.