equivalencia calor- .trabajo y sus variedades. ... calor específico del agua * aumento de la

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  • 1

    EQUIVALENCIA CALOR- TRABAJO

    Prctica #7.EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

    http://mx.wrs.yahoo.com/_ylt=A0S0zvitjuNJ22MAGz_F8Qt.;_ylu=X3oDMTBqNzBoY2J0BHBvcwMxNARzZWMDc3IEdnRpZAM-/SIG=1obmqiev9/EXP=1239736365/**http%3A//mx.images.search.yahoo.com/images/view%3Fback=http%253A%252F%252Fmx.images.search.yahoo.com%252Fsearch%252Fimages%253Fp%253Dm%2525C3%2525A1quina%252Bde%252Bvapor%2526ei%253Dutf-8%2526fr%253Dsfp%2526js%253D1%26w=500%26h=364%26imgurl=static.flickr.com%252F3573%252F3303464649_e9f96ba2fd.jpg%26rurl=http%253A%252F%252Fwww.flickr.com%252Fphotos%252Ffpc-cdi%252F3303464649%252F%26size=93.5kB%26name=M%25C3%25A1quina%2Ba%2Bvapor%26p=m%25C3%25A1quina%2Bde%2Bvapor%26type=JPG%26oid=66a45ed66f24fea0%26fusr=Funda%25C3%25A7%25C3%25A3o%2BPortuguesa...a%25C3%25A7%25C3%25B5es%26tit=M%25C3%25A1quina%2Ba%2Bvapor%26hurl=http%253A%252F%252Fwww.flickr.com%252Fphotos%252Ffpc-cdi%252F%26no=14%26tt=965%26sigr=11gn0lcn5%26sigi=11gjvk9jr%26sigb=12so8u0b8%26sigh=115buj8v3http://mx.wrs.yahoo.com/_ylt=A0S0zu05j.NJjRkAyQDF8Qt.;_ylu=X3oDMTBqaXE0am1iBHBvcwM1MQRzZWMDc3IEdnRpZAM-/SIG=1p1i36uf2/EXP=1239736505/**http%3A//mx.images.search.yahoo.com/images/view%3Fback=http%253A%252F%252Fmx.images.search.yahoo.com%252Fsearch%252Fimages%253Fp%253Dm%2525C3%2525A1quina%252Bde%252Bvapor%2526js%253D1%2526ni%253D18%2526ei%253Dutf-8%2526fr%253Dsfp%2526xargs%253D0%2526pstart%253D1%2526b%253D37%26w=500%26h=375%26imgurl=static.flickr.com%252F53%252F145000773_9c9b8642a9.jpg%26rurl=http%253A%252F%252Fwww.flickr.com%252Fphotos%252F58528536%2540N00%252F145000773%252F%26size=144.4kB%26name=M%25C3%25A0quina%2Bde%2Bvapor%26p=m%25C3%25A1quina%2Bde%2Bvapor%26type=JPG%26oid=cf19f2e46fb0878e%26fusr=hiparco666%26tit=M%25C3%25A0quina%2Bde%2Bvapor%26hurl=http%253A%252F%252Fwww.flickr.com%252Fphotos%252F58528536%2540N00%252F%26no=51%26tt=965%26sigr=11kd0a2og%26sigi=11d4k2ue9%26sigb=13o5edg1f%26sigh=11av2v7kp
  • 2

    TRABAJO Y SUS VARIEDADES

    Tipo de trabajo: W Donde: Unidades W (J)

    Expansin-compresin PopdV Pop es la presin de oposicin

    dV es el cambio de volumen

    Pa

    m3

    Superficial dA es la tensin superficial

    dA es el cambio de rea

    N/m

    m2

    Longitudinal fdl f es la tensin

    dl es el cambio de longitud

    N

    m

    Elctrico dq es la diferencia de potencial

    dq es la variacin de carga

    V

    C

    TRABAJO ELCTRICO

    ENERGA QUE DESARROLLA UNA CARGA ELCTRICA

    SOMETIDA BAJO LA ACCIN DE UN CAMPO ELCTRICO AL MOVERSE ENTRE 2 PUNTOS

    elecW q

    1 V = 1 J/C

    0

    q

    elecW dq

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 3

    James Prescott Joule Midi la cantidad de energa mecnica que se

    convierte completamente en una cantidad de calor que se mide.

    EXPERIMENTO DE JOULE

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 4

    prdida de

    energa

    mecnica

    =masa de

    las pesas*

    aceleracin

    de la

    gravedad

    *

    altura desde la

    que caen las

    pesas

    = W (Joules)

    ganancia de

    energa

    trmica

    =masa del

    agua*

    calor

    especfico

    del agua

    *

    aumento de la

    temperatura

    del agua

    = Q (cal)

    La conversin entre la energa mecnica y la

    energa trmica permaneca constante, es decir:

    W Q

    W = J Q

    = W/QJ

    J = 4.184 J/cal

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 5

    Vaso Dewar

    1

    Depositar 100 mL de

    agua fra (temperatura

    ambiente) en el Dewar

    Esperar a que se

    alcance el equilibrio

    trmico (Dewar-agua)

    Registrar temp.

    durante 5 min (tH2O f )

    2

    Calentar 400 mL

    agua hasta que

    alcance su

    temperatura de

    ebullicin

    3

    Tomar 100 mL de

    agua caliente y

    registrar su

    temperatura (tH2O c )

    4

    Aadir los 100 mL de

    agua caliente al Dewar

    Registrar el tiempo de

    mezclado

    Registrar temperatura

    de la mezcla durante 5

    min (teq)

    Vaso Dewar

    Mtodo de mezclas

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 6

    Qu es la constante de calormetro?

    Es la capacidad trmica del vaso

    Dewar junto con sus accesorios

    (termmetro, tapn de hule,

    plstico).

    Para qu se determina la constante del calormetro?

    Para calcular la cantidad de calor que absorbe

    o cede el calormetro

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 7

    Qganado = -Qcedido

    Determinacin de la constante del calormetro

    Mtodo de mezclas

    QH2O fra + Qcalormetro = -QH2O caliente

    mH2O f cH2O (teq-tH2O f ) + K (teq tH2O f) = - mH2O c cH2O (teq-tH2O c )

    (mH2O f cH2O + K) (teq-tH2O f ) = -mH2O c cH2O (teq-tH2O c )

    2 , 2 2 ,

    2 , 2

    2 ,

    ( )

    ( )

    H O c H O H O c eq

    H O f H O

    eq H O f

    m c t tK m c

    t t

    DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE CALORMETRO

    Mtodo de mezclas

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 8

    Capacidad trmica del calormetro

    (Constante del calormetro)

    Tiempo

    tH2O f

    teq

    Te

    mp

    era

    tura

    Tiempo de

    mezclado

    Vaciar al grfico los datos

    experimentales

    Trazar las mejores rectas

    posibles para las temperaturas

    registradas antes y despus del

    mezclado

    Identificar el tiempo en que

    ocurri la mezcla

    Extrapolar ambas rectas hasta

    el tiempo de mezclado

    Determinar tH20 f y teq

    tH2O f = temp. del agua fra y del

    Dewar antes del mezclado

    teq = temp. de equilibrio

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 9

    La circulacin de electricidad a travs de

    un conductor produce calor. Por el principio

    de conservacin de energa, la energa

    elctrica (Welec) consumida debe ser igual a

    la energa trmica producida (Qabs)

    Welec = J Qabs

    Qabs = QH2O + QK

    Qabs = mH2OcH2O(teq- tH2O f) + K (teq- tH2O f)

    Experimento Equivalencia Calor - TrabajoExperimento equivalencia calor-trabajo

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 10

    Ley de Ohm

    Trabajo elctrico

    P = Welec/

    Trabajo elctrico

    = RI

    Corriente elctrica:

    I =q/ [C/s] = [A]

    Voltaje:

    =Ep/q [J/C] = [V]

    Resistencia elctrica:

    Oposicin al paso de la

    corriente a travs de un conductor R [V/A] = []elec

    W q Pero I =q/ entonces q = I

    elecW I

    I = /R

    Como I = /R2

    elecWR

    Potencia elctrica:

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 11

    Tabla1. Registro de Datos Tcnicos

    Tabla 2. Equivalencia Calor-Trabajo

    Qabs = (mH2OcH2O+ K )(tf ti)

    t = tf tiMagnitudes:

    Voltaje (volts)

    Resistencia (ohms)

    tiempo

    (s)

    Welec(J)

    ti(C)

    tf(C)

    t = tf - ti(C)

    Qabs(cal)

    J = Welec/Qabs / (J/cal)

    10

    20

    30

    40

    etc.

    Datos experimentales: llenado de las tablas

    2

    elecWR

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

  • 12

    W = 4.186Q

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    30000

    35000

    40000

    45000

    50000

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

    W [J]

    Q[cal]

    Equivalencia Calor- Trabajo

    Qabs

    Welec

    Determinacin del equivalente calor-trabajo

    Al hacer una grfica de Welec (J) vs Qabs (cal) la pendiente ser el equivalente calor-trabajo

    J = 4.184 Joules/calora

    Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura

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