EFECTO JOULE Se conoce como efecto Joule al fenómeno

EFECTO JOULE
Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un
conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones
se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material
conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo.
Hace más de 100 años, un físico llamado James Prescott Joule, descubrió
que cuando una corriente eléctrica circulaba por un conductor, se generaba calor
en éste. El efecto es mayor con el aumento de la resistencia del conductor y
también con el aumento de la corriente eléctrica que circula por él.
El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca
continuas colisiones con los núcleos atómicos y como consecuencia una pérdida de
energía cinética y un aumento de la temperatura en el propio cable.
Todo esto se debe a que la corriente eléctrica está formada justamente por
electrones en movimiento, y por tener masa y una velocidad, poseen energía
cinética. Cuando un electrón choca contra los átomos del conductor, se produce
una pérdida de su energía cinética, la cual termina por convertirse en calor
(recuerda que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma).
Lámpara de Edison:
La mina del lápiz está construida en grafito, que si bien conduce la
electricidad, tiene una resistencia eléctrica elevada. Ello da como resultado un
aumento de su temperatura al hacerle circular una corriente eléctrica (por el efecto
Joule). Como la mina es muy delgada, el calor que se genera es suficiente para
elevar su temperatura a niveles que le permiten emitir luz visible.
Luego de unos segundos/minutos, nuestra lámpara casera deja de
funcionar. Ello debido a que el grafito se ha quemado por la alta temperatura y la
presencia de oxígeno.
Las lámparas de filamento comunes (que cada vez se utilizan menos) no
poseen oxígeno en su interior, sino una mezcla de gases que evitan la combustión
del mismo. Sin ellos, ese tipo de filamentos duraría incluso mucho menos que el de
este experimento.
Generación de calor y fuego:
Materiales:
* Papel
* Virulana o lana de hierro fina
* Batería de 9 Voltios
Procedimiento:
Este experimento de electricidad es muy sencillo y a la vez muy gráfico. Primero,
coloca el papel sobre una superficie que no se queme. A continuación, pon la
virulana sobre él, y después envuélvelo sobre el papel. Para terminar, toca la
virulana con los terminales de la batería y sopla un poco para “avivar” el fuego.
Como verás, el papel se encenderá muy fácilmente.
¿Cómo funciona?
Este efecto fue descubierto por el físico James Prescott Joule, y en honor a él es
que lleva ese nombre (efecto Joule). James descubrió que cuando una corriente
eléctrica circula por un conductor, se genera calor en éste y lo explicó de la
siguiente manera.
Una corriente eléctrica es justamente un movimiento de electrones. Éstos tienen
masa, y por tener una velocidad, adquieren cierta energía cinética. Pero los
conductores no son perfectos, y el movimiento de esos electrones es además
desordenado. Como resultado, se producen muchos choques, en donde parte de la
energía cinética se transforma en energía calórica, la que termina elevando la
temperatura del conductor.
La velocidad a la cual se genera ese calor, es la potencia, la cual se expresa como:
En donde P representa la potencia, I la intensidad o corriente eléctrica y R la
resistencia eléctrica. Como se observa, la intensidad esta elevada al cuadrado, lo
que significa que el calor que se genera depende mucho más de la Corriente
eléctrica que está circulando, que de la resistencia del conductor.
En nuestro experimento sucede todo esto. Hacemos circular una corriente
eléctrica por lo hilos de hierro que conforman la virulana. Ello genera calor,
justamente por el efecto Joule. El problema es que la resistencia es muy baja, y
por la conocida ley de Ohm, la corriente que circula es muy alta. Al ser ésta
elevada, se genera mucho calor y termina encendiendo los pequeños hilos de
metal. Para terminar, la temperatura alcanzada es más que suficiente como para
encender papel.