equivalencia calor- .trabajo y sus variedades. ... calor específico del agua * aumento de la
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EQUIVALENCIA CALOR- TRABAJO
Prctica #7.EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO
Elaborado por M en C Omar Hernndez Segura
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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:
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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
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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