^^Quantificazione della trasformazione di energia elettrica in energia termica e luminosa; esperimento.

doc: ceccocal 2f88

Dai sensi agli strumenti

Il nostro gruppo ha pensato di compiere un passo avanti nell'esplorazione dei fenomeni, passando da un'indagine sensoriale ad un'indagine strumentale.
Utilizzando strumenti adeguati, volevamo riuscire a quantificare l'energia elettrica trasformata da una lampadina incandescente, in energia termica e grazie a questo arrivare a quantificare anche quella trasformata in luminosa. (vedi fig.1)

Per fare questo abbiamo dovuto utilizzare vari strumenti.

Calorimetro

• un contenitore termicamente isolato, che trattiene il calore, ma lascia uscire la luce, avendo pareti riflettenti e tappo trasparente
• un coperchio trasparente, che trattiene anch' esso il calore, ma lascia uscire la luce. (vedi fig.1 e fig.2)
• un termometro, presente nel sistema, ci permette di rilevare la variazione di temperatura dell'acqua dovuta alla trasformazione di
  • energia elettrica in termica.
  • energia luminosa in termica in minor misura
• acqua, indispensabile nel sistema, su di lei e sulle sue variazioni termiche ci basiamo per eseguire l'esperienza (vedere foglio avvertenze per eseguire l'esperienza).

Bilancio energetico. Flussi di energia per-in-da un sistema.

a partire da
- differenza di temperatura dall'inizio alla fine dell'incremento termico
- quantita d'acqua
- energia elettrica fornita
si puo'capire misurare-calcolare
- quanta energia-calore e'stata assorbita dal sistema acqua
- e grazie a questo arrivare successivamente a quantificare anche quella trasformata in luminosa. Infatti sappiamo che
en.elettrica fornita - en.elettrica trasformata in termica = en.elettrica trasformata in luminosa.

Sistema di misura elettrico

- un voltmetro collegato in parallelo al generatore che ci segnala la differenza di potenziale da esso creata
- un amperometro inserito in serie nel circuito che ci indica il flusso di corrente elettrica transitante. (per osservare l'apparato strumentale guardare l'espressione grafico-iconica).

Problemi sperimentali

Per eseguire questa esperienza sono sorti molti problemi,
(molti sono elencati nel foglio delle avvertenze sperimentali).
Problema: SCELTA D TERMOMETRI, che e' stato approfondito a parte da un membro del gruppo (vedi appendice)
Problema: PREPARAZIONE APPARATO STRUMENTALE, per esempio il galleggiare della lampadina ha creato problemi: bisogna cercare di tenerla sotto il livello dell'acqua tramite il supporto per il termometro. Bisogna anche scegliere le giuste proporzioni: non bisogna mettere poca acqua, ma nemmeno troppa, altrimenti la
variazione termica sarebbe difficilmente rilevabile con il nostro apparato.

Dall'esperienza all'esperimento

Abbiamo eseguito due volte l'esperienza, ma con finalita' e risultati differenti:
- a prima volta abbiamo avuto un primo approccio con la fenomenica osservandola e cercando di capire cio' che volevamo ottenere e come ottenerlo
- successivamente abbiamo compiuto un passo in piu', siamo passati cioe' ad un livello sperimentale dove oltre che osservare la fenomenica la interpretavamo e cercavamo di controllarla.

Descrizione esperimento

Nel nostro esperimento compare un notevole numero di variabili, cioe':
- energia immessa nel sistema
- quantita' d'acqua utilizzata
- tempo trascorso (variabile alla quale tutte le altre si riferiscono)
Queste variabili durante l'esecuzione dell'esperimento subiscono notevoli mutamenti (osservare il foglio delle avvertenze sperimentali). Osservandoli oculatamente otteniamo dei dati sperimentali, le basi per raggiungere lo scopo del nostro esperimento, uno di questi e':

La temperatura

Essa, quando il sistema e' in funzione, aumenta non sempre pero' in modo proporzionale, questo puo' dipendere da: errori di lettura degli strumenti di misurazione, da interpretazioni errate o troppo soggettive altrimenti il dato sperimentale e' corretto , dovuto per esempio a dissipazioni termiche del sistema. ????????????????????????

L'energia transitante nel sistema

Non dovrebbe variare ma, per dispersioni lungo il circuito, essa puo' subire dei lievi cambiamenti. ????????????????????????????????????

Differenza di potenziale

Infatti al voltmetro collegato in parallelo al generatore, si notano lievi variazioni anch'esse dovute a dispersioni.

Tabella riferita alla variazione termica con energia immessa nel sistema.

(Questa tabella la si puo' osservare a parte. Lo stesso vale per il grafico ad essa relativo.)
Da questa tabella risulta che non si e' avuto un incremento termico lineare, come da noi era stato previsto, mentre il decremento termico e' piu' lineare. Questo svolgimento sara' poi commentato in altra sede.

Links

ix Lampada elettrica; aspetti energetici.