En l’oxidació del ferro la calor es desprèn tan lentament que es dissipa sense que experimenti augment de temperatura; però quan «ajudem» a la reacció, per exemple aportant energia amb una pila, la calor es genera a major velocitat del que es dissipa, aconseguint que la temperatura pugui pujar fins a la temperatura d’ignició (aproximadament 1.000 ºC), el que permet continuar amb la combustió del ferro fins que un dels dos reactius (ferro o oxigen) es gasten.
D’altra banda, en un llum incandescent, el corrent elèctric flueix a través d’un prim fil de tungstè denominat filament. El corrent l’escalfa fins a aconseguir uns 3.000 ºC, la qual cosa provoca que emeti calor i llum. El filament ha d’estar al buit o en una atmosfera inert, ja que en cas contrari reaccionaria químicament amb l’entorn en escalfar i cremaria.
Quan un corrent elèctric passa a través de qualsevol conductor que no sigui perfecte, per exemple la llana d’acer utilitzada en l’experiència, una part de l’energia cinètica dels electrons es manifesta en forma de calor en el conductor elevant la temperatura d’aquest, el que es coneix com efecte Joule. El mecanisme pel qual es transfereix energia a la llana d’acer mitjançant la pila és el de la resistència elèctrica: un conductor, en el nostre cas l’acer, està format per una xarxa de ions positius envoltats d’un núvol d’electrons gairebé lliures que es mouen aleatòriament.
Què volem demostrar?
Què utilitzem?
Material
- Una pila de 9V i una de 4,5V
- Una rajola o un recipient metàl·lic
- Llana d’acer
Com ho fem?
El mateix experiment es pot fer també amb una pila de 9V.
Què observem i per què passa?
Quan s’aplica una diferència de potencial (acostem a la pila) aquests electrons comencen a moure’s cap al pol positiu, i en fer-ho xoquen de tant en tant contra els ions positius o contra altres electrons. En aquestes col·lisions es transforma en calor part de l’energia que fa circular el corrent (i sota certes condicions també en llum, com succeeix en els filaments de
les bombetes).
En la nostra experiència, el diàmetre dels fils d’acer és molt petit, de l’ordre de 0,02 mm, i la resistència que ofereixen al pas del corrent és molt gran pel que el gran nombre de col·lisions que produeixen provoca un augment de temperatura molt elevat. En contacte amb l’aire que envolta la llana d’acer, aquesta crema.