Biofísica UBA XXI Guía 3.7. Termodinámica

7. a) En un recipiente adiabático se replica la experiencia del equivalente mecánico del calor de Joule. Para tal fin se coloca un volumen de agua a temperatura constante dentro del recipiente adiabático y luego se conectan al sistema dos pesas de 5kg, que se encuentran a una altura de 25 cm, conectadas a unas paletas que están dentro del agua. Cuando las pesas caen provocan que las paletas giren. Se dejan caer las mismas 30 veces, produciendo una variación de temperatura de 1,8°C. Calcule la masa de agua dentro del recipiente adiabático.
Datos: densidad agua = 1 g/cm³
 

 
 

W = n 2 m g Δh
 
donde
W = trabajo
n = número de veces arrojadas = 30
2 = dos pesas
m = masa de cada pesa = 5 kg
g = aceleración de la gravedad = 9,8 m/s²
Δh = altura desde donde se arrojan las pesas = 25 cm = 0,25 m
 
Reemplazando
W = 30 * 2 * 5 kg * 9,8 m/s²  * 0,25  m = 735 J ------------ trabajo
 
Q = ma ce ΔT
 
donde
Q = calor absorbido por el agua = trabajo entregado por las pesas = 735 J (1 cal / 4,18 J)  = 175,84 cal
ma = masa de agua
ce = calor especifico del agua = 1 cal/grºC
ΔT = variación de la temperatura = 1,8 ºC
 
Reemplazando y despejando ma
ma =  Q / (ce ΔT) = 175,84 cal  / (1 cal/grºC 1,8 ºC ) = 97,69 kg   ---------------- masa 
 
 
b) ¿Hubo intercambio de calor en esta experiencia? Si lo hubo, ¿qué valor tiene?
 
No hubo intercambio de calor