Fisica

EQUIVALENTE MECANICO DE CALOR

Es la equivalencia entre dos unidades en que se mide la energía: la kilocaloría [kcal] (empleada para medir la cantidad de calor) y los kilogramos fuerza - metro [kgf•m] (empleada para medir el trabajo mecánico).

Equivalente mecánico del calor: A = 427 (kgf•m / kcal)

Es un concepto antiguo, ya no se usa porque mezcla un sistema de unidades gravimétrico conotro absoluto. Es mejor utilizar el Sistema Internacional de unidades (SI) donde cualquier forma o manifestación de la energía se mide en "joule" [J], pero todavía quedan viejas costumbres.

CALOR Y TRABAJO

Si calor y trabajo son ambos formas de energía en tránsito de unos cuerpos o sistemas a otros, deben estar relacionadas entre sí. La comprobación de este tipo de relación fue uno de losobjetivos experimentales perseguidos con insistencia por el físico inglés James Prescott Joule (1818-1889). Aun cuando efectuó diferentes experimentos en busca de dicha relación, el más conocido consistió en determinar el calor producido dentro de un calorímetro a consecuencia del rozamiento con el agua del calorímetro de un sistema de paletas giratorias y compararlo posteriormente con el trabajonecesario para moverlas.
La energía mecánica puesta en juego era controlada en el experimento de Joule haciendo caer unas pesas cuya energía potencial inicial podía calcularse fácilmente de modo que el trabajo W, como variación de la energía mecánica, vendría dado por:
W = Δ Ep = m.g.h
siendo m la masa de las pesas, h la altura desde la que caen y g la aceleración de la gravedad. Por su parte, elcalor liberado por la agitación del agua que producían las aspas en movimiento daba lugar a un aumento de la temperatura del calorímetro y la aplicación de la ecuación calorimétrica:
Q = m c (Tf- Ti)
permitía determinar el valor de Q y compararlo con el de W. Tras una serie de experiencias en las que mejoró progresivamente sus resultados, llegó a encontrar que el trabajo realizado sobre elsistema y el calor liberado en el calorímetro guardaban siempre una relación constante y aproximadamente igual a 4,2. Es decir, por cada 4,2 joules de trabajo realizado se le comunicaba al calorímetro una cantidad de calor igual a una caloría. Ese valor denominado equivalente mecánico del calor se conoce hoy con más precisión y es considerado como 4,184 joules/calorías. La relación numérica entre calorQ y trabajo W puede, entonces, escribirse en la forma:
W (joules) = 4,18.Q (calorías)
La consolidación de la noción de calor como una forma más de energía, hizo del equivalente mecánico un simple factor de conversión entre unidades diferentes de una misma magnitud física, la energía; algo parecido al número que permite convertir una longitud expresada en pulgadas en la misma longitud expresadaen centímetros.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

La Ley de Conservación de la Energía -que es una de las formas de expresión de la Primera Ley (o Primer Principio) de la Termodinámica-, se puede visualizar en una forma muy sencilla con los conceptos de energía acumulada y energía intercambiada o en proceso de intercambio o también energía en tránsito. ¿Qué significan cada una de estasexpresiones? Veamos lo siguiente:
Se tiene un Sistema y su Entorno donde cada uno tendrá una cierta cantidad de energía (que no podemos conocer). A nosotros nos interesan sólo los cambios de energía que se produzcan en el sistema (no en el entorno o medio ambiente aun cuando este juega un papel fundamental para ello).
Obviamente Es (Energía del Sistema) puede ser mayor, menor o igual que Ema (Energíadel Medio Ambiente) dependiendo ello de cada situación en particular, pero en determinado m om ento se producirá un “intercambio de energía, ∆EI” el cual se realizará por medio de calor y trabajo o por uno de ellos.
Graficamos esta situación de la siguiente forma:

Gráfico número 2
Luego de acuerdo al proceso que hemos visto el sistema puede haber ganado o perdido Energía, con lo cual el...