^^Effetto joule. Resistore immerso in acqua. Approfond.

Alter "Idea sperimentale"

Fare una Misura calorimetrica dell'energia elettrica, trasformandola in calore tramite l'Effetto joule.

In pratica: immergere in acqua un resistore percorso da corrente elettrica, e misurare l'incremento di temperatura dell'acqua.

La prospettiva piu' semplice per interpretare, elaborare i dati.

Il fenomeno-esperimento ed i suoi dati-misure, si possono organizzare teoricamente in piu' modi-prospettive.

La prospettiva piu' semplice e':

  1. misurare l'energia elettrica assorbita con la formula E = V*I*t,
  2. misurare il calore generato con la formula Q = c*M*∆T
  3. Idealmente dovrebbero essere uguali: Q = E.
    In pratica sono diversi.
    Calcolare la D% (differenza percentuale) per valutare quanto diversi, e se e' attribuibile agli errori sperimentali.

Altre prospettive, per approfondire

  1. Misurare energia elettrica assorbita, e energia termica generata, e verificare se sono uguali
  2. Misurare l'en elettrica assorbita da un resistore, prendendo come indice il calore generato.
  3. ...

Prospettiva1

Supponiamo di sospettare che sia:

P = k*V*I la potenza elettrica assorbita da un bipolo proporzionale alla sua tensione e alla sua corrente, in totale al suo prodotto V*I

Come metterlo alla prova?

 

(V;I) → P=k*V*I → ∆E=P*∆t → Q=∆E → Q=c*M*∆T

in totale: P*∆t = c*M*∆T

∆T = k*P ∆T l'incremento di temperatura, proporzionale alla potenza del riscaldamento

sotto la condizione che: nel ripetere gli esperimenti variando V*I, rimangano invariate tutte le altre variabili:

  1. ∆t durata del riscaldamento
  2. M massa di acqua,

cioe' riscaldare lo stesso corpo, per gli stessi tempi, con potenze diverse.

Si puo' fare di piu'

Come fare se si fa con un tempo diverso o una massa diversa? Sia per il singolo sperimentatore, che per confrontare sperimentatori diversi? I dati sono persi, o si puo' ricollegarli, ricondurli ad un'unica interpretazione a favore o contro l'ipotesi da verificare? Si puo'.

Il caso di tempi diversi

Riportarsi alle variazioni all'unita' di tempo

          Q   c*M*∆T      
1)   Q = c*M* ∆T       
 =  
     
          ∆t   ∆t      
  Q   ∆T             Q
2)  
 = c*M*
        P =
  ∆t   ∆t             ∆t

1) calore e incremento di temperatura sono proporzionali

2) potenza termica e velocita' di incremento della temperatura sono proporzionali

Il caso di masse diverse

Riportarsi alle variazioni all'unita' di massa. Se l'energia assorbita dall'acqua raddoppia, ma anche la massa d'acqua, allora ogni parte riceve ancora la stessa quantita' di energia, e quindi si manifesta lo stesso incremento di temperatura.

In totale

P   ∆T   ∆T   1   P
 = c*
       
 = 
*
M   ∆t   ∆t   c   M