Efecto Joule
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Efecto Joule Si por un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las moléculas del conductor por el que circulan elevando la temperatura del mismo.
Explicación
Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras.
El cristalal ser sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética (velocidad) que es cedida en forma de calor.
Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente". Matemáticamente:
Q = I2•R•t , siendo
Q = energía calorífica producida por la corriente expresada en Joule I = intensidad de la corriente que circula
R = resistencia eléctrica del conductor
t = tiempo
En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras, las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc. en los que el efecto útil buscado es precisamente el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente.
En muchas aplicaciones este efecto es indeseado y es la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos (como el ordenador desde el que está leyendo esto) necesitan un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.
Realizando un nuevo análisis del efecto de Joule, es conocido que cuando la corriente eléctrica circula por un conductor, encuentra una dificultad que depende de cada material y que es lo que llamamos resistencia eléctrica, esto produce unas pérdidas de tensión y potencia, que a su vez den lugar a un calentamiento del conductor, la cual provoca una pérdida de energía eléctrica, la que se transforma en calor, estas pérdidas se valoran mediante la siguiente expresión:
Ep=Pp*t
Donde:
Pp= potencia perdida
t = tiempo en segundos.
Este efecto es aprovechado en aparatos caloríficos, donde estas pérdidas se transforman en energía calorífica, que se expresa por la letra Q, y se mide en calorías.
Calor específico. Cantidad de calor que se le comunica a un cuerpo para elevar un grado la temperatura, de un gramo del total de la masa. A continuación se indican los valores de calor específico para algunos materiales. La energía calorífica en función del calor específico y de la variación de la temperatura, se expresa de la siguiente manera:
Q=Ce*m*ΔT
Donde:
Q= Energía calorífica en calorías
Ce= calor específico Cal/g*ºC
m= masa del cuerpo en gramos
Δt= incremento de la temperatura en grados celsius.
