Ejercicios
Páginas: 6 (1459 palabras)
Publicado: 20 de septiembre de 2012
ENERGÍA EN LOS PROCESOS TÉRMICOS
En capítulos anteriores se ha estudiado la ley de conservación de la energía mecánica cuando no existen fuerzas externas y la transformación de energía mecánica en energía interna cuando actúa una fuerza no conservativa, como por ejemplo el rozamiento. En el capítulo anterior se estudió una relación entre la energía interna y la temperatura. Ahoraampliaremos estas explicaciones sobre la energía en los procesos térmicos.
CALOR
Es la energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor fluye mientras que la energía puede o no hacerlo. Una vez que se ha transferido calor a un cuerpo o sustancia deja de ser calor y se convierte en energía térmica.
El calor fluye de la sustancia demayor temperatura a la de menor temperatura.
ENERGÍA INTERNA
La energía interna Eint, es la energía asociada a los componentes microscópicos de un sistema (átomos y moléculas) cuando se observan desde un sistema de referencia que está en reposo respecto al sistema. Incluye la energía cinética y potencial asociado a los movimientos aleatorios de traslación, rotación y vibración de los átomoso moléculas que constituyen el sistema así como la energía potencial intermolecular.
Un ejemplo para diferenciar calor de energía interna.
La energía se transfiere al agua
en forma de calor que proviene de losgases a altas temperatura de la llama
y como resultado, la energía interna
del agua aumenta.
UNIDADES DE CALOR
Caloría (cal). Es el calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5ºC a 15.5ºC. Y la Caloría con Cmayúscula, usada para medir el contenido energético de los alimentos, realmente es una kilocaloría. En el sistema británico la unidad de calor es el BTU (unidad térmica británica), que es el calor necesario para elevar la temperatura de 1 lb de agua de 63ºF a 64ºF.
Para el SI 1 cal = 4.186 J , ecuación que se conoce como equivalente mecánico del calor.
Ejemplo. La cena de un estudiantecontiene 2 000 Calorías de energía. Quiere realizar una cantidad equivalente de trabajo en el gimnasio levantando una pesa de 50 kg. Cuántas veces tendrá que levantar la pesa para gastar esta cantidad de energía ? considere que en cada levantamiento eleva la pesa 2 m.
C = 2 000 Cal = 2 000 kcal = 2x106 cal
W = (2x106)(4.186J/cal) = 8.73x 106 J
Pero W = nmgh = n(50kg)(9.8m/s)(2 m) = n(980J)n(980J) = 8.37x106 J , entonces
n = 8.37x106J/980 = 8.54x10³ = 8 543 veces
Nota. Si consigue levantar la pesa cada 5 seg , necesitará 12 horas para realizar este ejercicio.
Moraleja: es más fácil hacer dieta que levantar pesas.
CALOR ESPECÍFICO
El calor específico de cualquier sustancia se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de ungramo de una sustancia específica, el agua, un grado, que es 4.186 J. Para elevar un grado de temperatura de un kg de agua, se necesita transferir 4 186 J de energía.
No todas las sustancias tienen el mismo calor específico. El calor específico de una sustancia depende de su capacidad para almacenar energía.
Si se transfiere una cantidad de energía Q a una masa m de una determinadasustancia, con la cual cambiamos su temperatura en ΔT, el calor específico c de la sustancia es,
c = Q / m ΔT
Teniendo en cuenta ésta definición, podemos expresar la cantidad de energía transferida Q entre un sistema de masa m y sus alrededores en términos de los cambios de temperatura ΔT como
Q = mc ΔT
Q es la energía necesaria para cambiar la temperatura de una sustancia una...
En capítulos anteriores se ha estudiado la ley de conservación de la energía mecánica cuando no existen fuerzas externas y la transformación de energía mecánica en energía interna cuando actúa una fuerza no conservativa, como por ejemplo el rozamiento. En el capítulo anterior se estudió una relación entre la energía interna y la temperatura. Ahoraampliaremos estas explicaciones sobre la energía en los procesos térmicos.
CALOR
Es la energía térmica que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura entre ellos. El calor fluye mientras que la energía puede o no hacerlo. Una vez que se ha transferido calor a un cuerpo o sustancia deja de ser calor y se convierte en energía térmica.
El calor fluye de la sustancia demayor temperatura a la de menor temperatura.
ENERGÍA INTERNA
La energía interna Eint, es la energía asociada a los componentes microscópicos de un sistema (átomos y moléculas) cuando se observan desde un sistema de referencia que está en reposo respecto al sistema. Incluye la energía cinética y potencial asociado a los movimientos aleatorios de traslación, rotación y vibración de los átomoso moléculas que constituyen el sistema así como la energía potencial intermolecular.
Un ejemplo para diferenciar calor de energía interna.
La energía se transfiere al agua
en forma de calor que proviene de losgases a altas temperatura de la llama
y como resultado, la energía interna
del agua aumenta.
UNIDADES DE CALOR
Caloría (cal). Es el calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14.5ºC a 15.5ºC. Y la Caloría con Cmayúscula, usada para medir el contenido energético de los alimentos, realmente es una kilocaloría. En el sistema británico la unidad de calor es el BTU (unidad térmica británica), que es el calor necesario para elevar la temperatura de 1 lb de agua de 63ºF a 64ºF.
Para el SI 1 cal = 4.186 J , ecuación que se conoce como equivalente mecánico del calor.
Ejemplo. La cena de un estudiantecontiene 2 000 Calorías de energía. Quiere realizar una cantidad equivalente de trabajo en el gimnasio levantando una pesa de 50 kg. Cuántas veces tendrá que levantar la pesa para gastar esta cantidad de energía ? considere que en cada levantamiento eleva la pesa 2 m.
C = 2 000 Cal = 2 000 kcal = 2x106 cal
W = (2x106)(4.186J/cal) = 8.73x 106 J
Pero W = nmgh = n(50kg)(9.8m/s)(2 m) = n(980J)n(980J) = 8.37x106 J , entonces
n = 8.37x106J/980 = 8.54x10³ = 8 543 veces
Nota. Si consigue levantar la pesa cada 5 seg , necesitará 12 horas para realizar este ejercicio.
Moraleja: es más fácil hacer dieta que levantar pesas.
CALOR ESPECÍFICO
El calor específico de cualquier sustancia se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de ungramo de una sustancia específica, el agua, un grado, que es 4.186 J. Para elevar un grado de temperatura de un kg de agua, se necesita transferir 4 186 J de energía.
No todas las sustancias tienen el mismo calor específico. El calor específico de una sustancia depende de su capacidad para almacenar energía.
Si se transfiere una cantidad de energía Q a una masa m de una determinadasustancia, con la cual cambiamos su temperatura en ΔT, el calor específico c de la sustancia es,
c = Q / m ΔT
Teniendo en cuenta ésta definición, podemos expresar la cantidad de energía transferida Q entre un sistema de masa m y sus alrededores en términos de los cambios de temperatura ΔT como
Q = mc ΔT
Q es la energía necesaria para cambiar la temperatura de una sustancia una...
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