Archivo de la categoría ‘CALORIMETRÍA’

Conversión trabajo-calor 04

 

En las cataratas de Yosemite el agua cae desde una altura de 740 metros. Suponiendo que la energía cinética adquirida en la caída se invierte en calentar el agua determina el aumento de la temperatura.

 

Solución:

Datos: h = 740 m; c = 1 cal/g ºC

Aplicando en principio de la calorimetría:

 

Qg + Qp = 0

 

Calor ganado por el agua:

 

Qg = m c Δt

 

Calor perdido:

La energía cinética con la que llega el agua al pie de la catarata, debido al choque, se transforma en calor, el cual calienta el agua (funciona como si fuera un calor perdido), luego:

 

Qp = ΔEc

 

Para hallar la energía cinética con la que el recipiente llega al suelo, aplicaremos el principio de conservación de la energía.

 

ΔEp + ΔEc = 0

 

0 – m g h + ΔEc = 0

 

ΔEc = m g h

 

En el choque inelástico se pierde toda esta energía cinética, por tanto:

 

ΔEc = –m g h

 

Sustituyendo en la expresión del principio de la calorimetría:

 

m c Δt + (–m g h) = 0

 

m c Δt – m g h = 0 c Δt = g h

 

Δt = g h/c

 

 

 

 

Conversión trabajo-calor 03

 

Una bala de plomo, a 20 ºC y moviéndose a 200 m/s, se incrusta en un bloque de madera. Suponiendo que toda la energía cinética perdida  se invierte en calentar la bala, determina la temperatura final de ésta. Datos del plomo: c = 0,128 cal/g ºC.

 

Solución:

Datos: t0 = 20 ºC; v0 = 200 m/s; v = 0; c = 0,128 cal/g ºC

Aplicando en principio de la calorimetría:

 

Qg + Qp = 0

 

Calor ganado por la bala:

 

Qg = m c (t – t0)

 

Calor perdido:

La energía cinética con la que llega la bala al bloque de madera, debido al choque, se transforma en calor, el cual calienta a dicha bala (funciona como si fuera un calor perdido), luego:

 

Qp = ΔEc = (1/2) m v2

 

En el choque inelástico se pierde toda esta energía cinética, por tanto:

 

ΔEc = –(1/2) m v2

 

Sustituyendo en la expresión del principio de la calorimetría:

 

m c (t – t0) – (1/2) m v2 = 0

 

c (t – t0) – (1/2) v2 = 0

 

c t – c t0 – (1/2) v2 = 0

 

 c t = c t0 + (1/2) v2

 

t = [c t0 + (1/2) v2]/c

 

t = t0 + v2/2 c

 

 

 

 

Conversión trabajo-calor 02

 

Se deja caer desde una altura h un recipiente térmicamente aislado y lleno de agua que choca con el suelo y se detiene ¿Cuál debe ser el valor de h para que la temperatura del agua aumente en 1 ºC? (Suponiendo que la energía cinética perdida en el choque se invierta en calentar el agua)

 

Solución:

Datos: v0 = 0; h(1) = h; h(2) = 0 ; Δt = 1 ºC; c = 1 cal/g ºC

Aplicando en principio de la calorimetría:

 

Qg + Qp = 0

 

Calor ganado por el agua:

 

Qg = m c Δt

 

Calor perdido:

La energía cinética con la que llega el recipiente al suelo, debido al choque, se transforma en calor, el cual calienta el agua (funciona como si fuera un calor perdido), luego:

 

Qp = ΔEc

 

Para hallar la energía cinética con la que el recipiente llega al suelo, aplicaremos el principio de conservación de la energía.

 

ΔEp + ΔEc = 0

 

0 – m g h + ΔEc = 0

 

ΔEc = m g h

 

En el choque inelástico se pierde toda esta energía cinética, por tanto:

 

ΔEc = –m g h

 

Sustituyendo en la expresión del principio de la calorimetría:

 

m c Δt + (–m g h) = 0

 

m c Δt – m g h = 0 c Δt = g h

 

Δt = g h/c

 

 

 

 

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