Biofísica 3 Termodinámica (20) 23. Primer principio

 a) ¿Qué cantidad de calor debe entregar un mechero para calentar 2 litros de agua de 20ºC a 21ºC?

 

Q = m ce (Tf – Ti)

 

donde

Q = calor entregado

m = masa = δ V

δ = densidad de agua = 1 gr/ cm³ (1000 cm³/ 1 dm³) (1 dm³ / ltr) = 1000 gr / ltr

V = volumen = 2 ltr

ce = calor especifico del agua = 1 cal/ gr ºC

Tf = temperatura final = 21 ºC

Ti = temperatura inicial = 20 ºC

 

Reemplazando

Q = 2 ltr 1000 gr/ltr 1 cal/gr ºC (21 ºC – 20 ºC) = 2000 cal

 

b) Si la misma variación de temperatura se quiere lograr con un dispositivo similar al utilizado por Joule en su famosa experiencia ¿Desde qué altura hay que dejar caer dos pesas, de 10 kg cada una? Desprecie la capacidad calorífica del sistema de paletas.

 

 

 

  Q = Em

 

donde

Q = calor absorbido = 2000 cal (4,187 J / 1 cal) = 8384 J

Em = Energía mecánica = Energía potencial = m g h

m = masa de las pesas (2 pesas) = 2 * 10 kg = 20 kg

g  = gravedad = 10 m/s² 

h = altura

 

Reemplazando y despejando h

h = Q / (m g) = 8384 J / (20 kg 10 m/s² ) = 41,87 m