STUDIO SPERIMENTALE DELL’EFFETTO TERMICO DELLA CORRENTE ELETTRICA (EFFETTO JOULE)

STUDIO SPERIMENTALE DELL’EFFETTO TERMICO DELLA CORRENTE ELETTRICA (EFFETTO  JOULE)

Materiale occorrente : calorimetro  (con termometro, agitatore e resistenza), alimentatore (Vo), reostato, amperometro, voltmetro.

La resistenza elettrica R è immersa in una quantità nota  di  acqua la cui  temperatura iniziale  T_o  è indicata dal termometro.

Se il moto degli elettroni avvenisse nel vuoto, come succede a quelli che si muovono al- l'interno di un tubo a raggi catodici,  il lavoro fatto dalle forze elettriche si trasformerebbe in un aumento della loro energia cinetica.

Invece, all'interno dei conduttori, gli elettroni si muovono con una velocità media costante, dato che il loro moto è ostacolato dagli urti con gli ioni del reticolo cristallino del metallo  (come avviene per un corpo che si muove in un fluido).

Quindi l'energia elettrica spesa (L = V_* i _* t) va a incrementare l'energia di  'vibrazione'  degli ioni del reticolo e quindi la 'temperatura' del metallo.

Utilizzeremo l’effetto termico della corrente (effetto Joule) per una misura molto importante, fatta appunto da Joule in una famosa esperienza : del rapporto  L / Q  fra l’energia elettrica L impiegata ed il calore Q prodotto nello stesso tempo.

Ed ecco i valori usati in una vecchia misura :

Massa dell’acqua M = (0.2  ±  0.005) kg , salto di temperatura dT = T – T_o = (50  ±  1) °C,

 V = (12  ±  0.1) V , i = (6  ± 0.1) A, durata del riscaldamento t = 580 s ,

classe di precisione  strumenti  = 1

Risultati  :  L = V_*i_*t = (41760 ± 835) J , Q = c_*M_*(T-To) = 10 kcal

L / Q = 4176 J / kcal   ,   errore relativo 0.24 %

L'effetto termico  della  corrente elettrica  ha  innumerevoli applicazioni pratiche. Le lampade, le stufe, gli scaldabagni, i ferri da stiro ecc, ci sembrano oggetti tanto comuni,  eppure  meno  di  due secoli fa non c’erano.

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