EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO
Cuestionario previo1. Dentro de las formas de manifestacin de la
energa se encuentran la energa trmica y la energa mecnica, defnelas
y da sus unidades.
Energa trmica: La energa trmica es la forma de energa que
interviene en los fenmenos calorficos. Cuando dos cuerpos a
diferentes temperaturas se ponen en contacto, el caliente comunica
energa al fro; el tipo de energa que se cede de un cuerpo a otro
como consecuencia de una diferencia de temperaturas es precisamente
la energa trmica. Cal. Energa mecnica: La energa mecnica es el
resultado de la suma de la energa cintica y la potencial
gravitacional. La unidad de medida de la energa mecnica es Joule
(J) y su frmula se representa de la siguiente manera: Em = Ec+ Ep2.
Existe alguna relacin entre la conservacin de la energa y el
equivalente mecnico del calorEl principio de la conservacin de la
energa nos plantea la equivalencia entre calor y trabajo mecnico.
Para los casos en donde suponemos que toda la energa mecnica puede
convertirse en calor, podemos obtener experimentalmente el valor
numrico de esta relacin o equivalencia.
3. Qu es un calormetro a presin constante, volumen constante y
temperatura constante?Para qu se usan?El calor de una reaccin se
mide en un calormetro, recipiente adiabtico en donde se determina
el calor absorbido o desprendido durante la reaccin. Hay dos clases
de calormetros, cada uno de ellos emplea un proceso diferente y han
sido diseados para situaciones diferentes tambin. Calormetro a
presin constante: mide el calor a presin constante, por lo tanto
determina directamente la variacin de la Entalpa:
Calormetro a volumen constante, llamado tambin bomba
calorimtrica: mide el calor a volumen constante, por lo tanto
determina directamente la la variacin de la energa interna:
Un calormetro isoperiblico mantiene constante la temperatura de
los alrededores mediante el uso de un termostato, mientras que la
temperatura del sistema de medida puede variar con el tiempo.
Existe una resistencia trmica RT, de magnitud definida entre los
alrededores y la celda donde se realiza la medida, de tal forma que
el intercambio de calor depende de la diferencia de temperatura
entre estos (AT es igual a la temperatura de los alrededores y CT
igual a la temperatura de la celda y sistema de medida); como AT es
constante entonces el flujo de calor es una funcin de TC. Si la
generacin de calor dentro de la celda se termina, la temperatura TC
se aproxima a la temperatura de los alrededores TA.4. Qu es la
constante de un calormetro? Para qu se usa? Cmo se determina?Se
denomina constante del calormetro a la cantidad de calor absorbida
o liberada por las distintas partes del mismo (paredes internas,
termmetro, tapa) cando se aumenta o se disminuye, respectivamente,
su temperatura en 1 C.Durante todos los experimentos las medidas
deben realizarse con un volumen de lquido constante ya que, si este
vara, cambiar la constante del calormetroQcalormetro = K. T = K.
(Tf-Ti)Donde K es la constante del calormetro
5. Qu es el equivalente mecnico del calor?El Equivalente Mecnico
del Calor no es otra cosa que la cantidad de energa cintica o
potencial es decir la relacin de Caloras y Joule (Julios).Los
estudios que condijeron a esta definicin fueron realizados por
James Joule de Gran Bretaa en 1840.Joule tambin realiz un
experimento basado en un aparato cuyo funcionamiento consiste en
enrollar una cuerda que sujeta unas masas sobre unas poleas hasta
colocarlas a una altura determinada del suelo, Joule concluy lo
siguiente: 1) La cantidad de calor producida por la friccin entre
cuerpos, sean lquidos o slidos siempre es proporcional a la
cantidad de trabajo mecnico suministrado.2) La cantidad de calor
capaz de aumentar la temperatura de 1 libra de agua (pesada en el
vaco y tomada a una temperatura entre 55 y 60 F) por 1.8 C (1 F)
requiere para su evolucin la accin de una fuerza mecnica
representada por la cada de 772 lb (350.18 kg) por la distancia del
pie (30.48 cm).Entonces, una calora es igual a 4.187 julios y al
factor de conversin de unas unidades a otras se conoce como el
equivalente mecnico del calor, a menudo representado por J. As, J =
4.187 julios / caloraPor tanto, 4.187 J de energa mecnica aumentan
la temperatura de 1g de agua en 1 C. Se define la calora como 4.187
J sin referencia a la sustancia que se est calentando.1 cal=4.187
J
