Biofísica UBA XXI 1 P May 22 T3 - 1. Termodinámica

Se repite la experiencia del equivalente mecánico del calor de Joule utilizando un recipiente adiabático similar al de la experiencia original, con 2 litros de un líquido en su interior. Sabiendo que el aumento de temperatura fue de 2 Kelvin, y que las pesas cayeron 120 veces, calcule la altura de la que caen las pesas.

Datos: g = 9,8 m/s² , masa pesas = 3kg, densidad del líquido = 0,789 g/cm³ , Ce líquido = 0,58 cal/g°C, equivalente mecánico del calor = 4,18 J/caloría

 

Q = W  (Experiencia de Joule)

 

Q = m ce ΔT

 

donde

Q = calor absorbido por el líquido  

m = masa del líquido = δ V

δ = densidad = 0,789 g/cm³

V = volumen = 2 L = 2000 ml = 2000 cm³

ce = calor especifico del líquido = 0,58 cal/gºC

ΔT = variación de la temperatura = 2 K = 2 ºC

 

 

Reemplazando

Q =  0,789 g/cm³  2000 cm³  0,58 cal/gºC  2 ºC = 1830,48 cal (4,18 J/1 cal) = 7651,41 J

 

 

W = N 2 P h

 

donde

W = trabajo  = 7651,41 J

N = número de veces arrojadas = 120

2 = dos pesas

P = peso de cada pesa  = m g

m = masa de cada pesa = 3 kg

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

h = altura desde donde se arrojan las pesas

 

Reemplazando y despejando h

h = W / (N 2 m g ) = 7651,41 J / ( 120 * 2 * 3 kg 9,8 m/s² ) = 4116 J ( 1 cal/ 4,18 J) = 1,084 m