Biofísica UBA XXI Examen jun 20 10. Termodinámica

10. En un dispositivo similar al que diseño Joule sobre el equivalente mecánico del calor, determine a que altura deben colocarse las dos pesas para obtener una diferencia de temperatura de 0,5°C, luego de ser arrojadas las mismas 100 veces, sabiendo que la masa de agua es de 1,5 Kg y que cada pesa genera una fuerza de 19,59 N. Exprese el resultado en metros.

Datos: g = 9,8 m/s2; δ agua =1 g/cm3; CeH2O = 1 cal/g ºC; 4,18 J = 1 cal

 a. 1,6 m

█ b. 0,8 m

 c. 47 cm

 d. 125 cm

 e. 19 cm

Q = m ce ΔT

donde

Q = calor absorbido por el agua

m = masa de agua = 1,5 kg = 1.500 gr

ce = calor especifico del agua = 1 cal/grºC

ΔT = variación de la temperatura = 0,5 ºC

Reemplazando

Q = 1.500 gr 1 cal/grºC 0,5 ºC = 750 cal 4,18 J/cal = 3.135 J

W = n 2 P Δh

donde

W = trabajo = calor absorbido (transformación de trabajo en calor) = 3.135 J

n = número de veces arrojadas = 100

2 = dos pesas

P = peso de cada pesa = 19,59 N

Δh = altura desde donde se arrojan las pesas

Reemplazando y despejando Δh

Δh = W / (n 2 P) = 3.135 J / (100 * 2 * 19,59 N) = 0,80 m ---------- altura