Biofísica UBA XXI Final Dic 19 T2 – 9 Termodinámica

9. En un recipiente adiabático se realiza una experiencia similar a la del equivalente mecánico del calor llevada a cabo por Joule. Dentro del mismo se encuentran 400 cm³ de aceite a 30°C y, luego, al sistema se le colocan dos pesas a 80 cm de altura. Calcule la masa de cada una de las pesas si las mismas se dejaron caer 500 veces y lograron un aumento de temperatura de 20°C.

Datos: δ aceite = 0,9 g/cm³; g = 9,8 m/s²; Ce aceite: 0,3 Cal/g.°C; 4,18 J = 1 cal

W = Q (equivalente mecánico del calor)

donde

Q = calor absorbido por el aceite = m ce ΔT

m = masa de aceite = δ V

δ = densidad del aceite = 0,9 gr/cm³

V = volumen de aceite = 400 cm³

ce = calor especifico del aceite = 0,3 cal/grºC

ΔT = variación de la temperatura = 20 ºC

Reemplazando

Q = 0,9 gr/cm³  400 cm³  0,3 cal/grºC 20 ºC = 2.160 cal 4,18 J / cal = 9.028,8 J

W = trabajo = calor absorbido (transformación de trabajo en calor) = 9.028,8 J = n 2 P Δh

n = número de veces arrojadas = 500

2 = dos pesas

P = peso de cada pesa = m g

m = masa de cada pesa

g = aceleración de la gravedad = 9,8 m/s²

Δh = altura desde donde se arrojan las pesas = 80 cm = 0,8 m

Reemplazando y despejando P

m = W / (n 2 g Δh) = 9.028,8 J / (500 * 2 * 9,8 m/s²* 0,8 m) = 1,15 kg  ---------- peso de cada pesa