FUNDAMENTOS TEÓRICOS SOBRE LA LEY DE JOULE Y SUS APLICACIONES
INTRODUCCIÓN
Joule, James Prescott (1818 - 1889)
Físico británico. Uno de los más notables físicos de su
época, es conocido sobre todo por su investigación en electricidad y
termodinámica. En el transcurso de sus investigaciones sobre el calor
desprendido en un circuito eléctrico, formuló la ley actualmente conocida como
ley de Joule que establece que la cantidad de calor producida en un conductor
por el paso de una corriente eléctrica cada segundo, es proporcional a la
resistencia del conductor y al cuadrado de la intensidad de corriente. Joule
verificó experimentalmente la ley de la conservación de energía en su estudio
de la conversión de energía mecánica en energía térmica.
Utilizando muchos métodos independientes, Joule determinó la
relación numérica entre la energía térmica y la mecánica, o el equivalente
mecánico del calor. La unidad de energía denominada julio se llama así en su
honor; equivale a 1 vatio - segundo. Junto con su compatriota, el físico
William Thomson, Joule descubrió que la temperatura de un gas desciende cuando
se expande sin realizar ningún trabajo. Este fenómeno, que se conoce como
efecto Joule - Thomson, sirve de base a la refrigeración normal y a los
sistemas de aire acondicionado.
LEY DE JOULE
La ley de la conservación de la energía afirma que la
energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a
otra.
Al circular una
corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones
dentro del mismo produce choques con los átomos del conductor cuando adquieren
velocidad constante, lo que hace que parte de la energía cinética de los
electrones se convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura
del conductor. Mientras más corriente fluya mayor será el aumento de la energía
térmica del conductor y por consiguiente mayor será el calor liberado. A este
fenómeno se le conoce como efecto joule.
El calor producido
por la corriente eléctrica que fluye través de un conductor es una medida del
trabajo hecho por la corriente venciendo la resistencia del conductor; la
energía requerida para este trabajo es suministrada por una fuente, mientras
más calor produzca mayor será el trabajo hecho por la corriente y por
consiguiente mayor será la energía suministrada por la fuente; entonces,
determinando cuanto calor se produce se puede determinar cuanta energía
suministra la fuente y viceversa.
El calor generado por
este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que:
“La cantidad de calor que desarrolla una
corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la
resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura
la corriente”.
Expresado como
fórmula tenemos:
Donde:
W = Cantidad de calor, en Joules
I = Intensidad de la corriente, en Amperes
R = Resistencia eléctrica, en Ohms
T = Tiempo de duración que fluye la corriente, en segundos
Lo que equivale a la ecuación para la energía eléctrica, ya
que la causa del efecto joule es precisamente una pérdida de energía
manifestada en forma de calor.
Normalmente cuando el
trabajo eléctrico se manifiesta en forma de calor se suele usar la caloría como
unidad. El número de calorías es fácil de calcular sabiendo que:
1 joule = 0,24 calorías
(equivalente calorífico del trabajo)
1 caloría = 4,18 joules (equivalente mecánico del calor)
Por lo que la ley de
joule queda expresada como:
APLICACIONES
El calentamiento de los conductores es un fenómeno muy
importante por sus múltiples aplicaciones como:
- ALUMBRADO ELÉCTRICO
Se utilizan para el alumbrado lámparas, bombillas o ampollas
llamadas de incandescencia.
- APLICACIONES DOMÉSTICAS
- Muchas aplicaciones prácticas del efecto Joule intervienen en la construcción de los aparatos electrodomésticos, tales como planchas, hervidores, hornos, calentadores de ambiente y de agua, secadores, rizadores.
- APLICACIONES INDUSTRIALES
- El efecto Joule permite el funcionamiento de aparatos industriales, como aparatos de soldadura, hornos eléctricos para la fundición y metalurgia y soldadores de punto. Este último, muy utilizado en la industria automotriz y en la chapistería, reemplaza con ventaja el sistema de remachado.
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1106/html/22_ley_de_joule.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm
INTEGRANTES:
WILLIAM SHININ 113
DAVID HUMANTE 104
GEOVANI CHERREZ 77
ALEX LEMA 670
FERNANDO CUDCO 245542
WILLIAM SHININ 113
DAVID HUMANTE 104
GEOVANI CHERREZ 77
ALEX LEMA 670
FERNANDO CUDCO 245542
OSCAR
SEGURA 27
Sarpao
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