“La primera y la más simple
emoción que descubrimos en la mente humana es la curiosidad”
Edmund
Burke
EFECTO JOULE
En un
conductor que circule corriente eléctrica, un por ciento de la energía cinética
de los electrones se transforma en calor.
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 cristal al 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.
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.
Analicemos este esquema:
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DE LAS COLUMNAS C Y D
DE LAS COLUMNAS C Y D
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