Biofísica UBA XXI Guía 3.8. Termodinámica

8. Se realiza una experiencia similar a la del Equivalente Mecánico del Calor de Joule. Dentro del recipiente adiabático se colocan 1500.000 mm³ de agua. Al sistema se le colocan dos pesas de 9 kilos que se encuentran a 30 cm de altura. Calcule cuántas veces deberán caer como mínimo las pesas para elevar la temperatura desde 290 K a 293 K.

Datos: densidad agua = 1 g/cm³

Q = ma ce ΔT

Donde

Q = calor absorbido por el agua

ma = masa de agua = δ V = 1 gr/cm³ 1.500 cm³ = 1.500 gr

δ = densidad del agua = 1 gr/cm³

V = volumen = 1.500.000 mm³ = 1.500 cm³

ce = calor especifico del agua = 1 cal/grºC

ΔT = variación de la temperatura = (293 K – 290 K) = 3 K = 3 ºC 

Reemplazando

Q = ma ce ΔT = 1.500 gr 1 cal/grºC 3 ºC = 4.500 cal

W = n 2 m g Δh

donde

W = trabajo = calor absorbido por el agua = 4.500 cal ( 4,18 J / cal) = 18.810 J

n = número de veces arrojadas

2 = dos pesas

m = masa de cada pesa = 9 kg

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

Δh = altura desde donde se arrojan las pesas = 30 cm = 0,30 m

Reemplazando y despejando n

n = W / (2 m g Δh) = 18.810 J / (2 * 9 kg * 9,8 m/s² * 0,30 m) = 7.356 veces ------------