Calor y Trabajo

CALOR Y TRABAJO

MARCO TEÓRICO:

La energía es la capacidad de efectuar un trabajo. Existen distintos tipos de energía: cinética, potencial, química, térmica, etc.

La energía puede ser transferida entre un sistema y su entorno en forma de calor (q) o trabajo (W). Entendiéndose como sistema  el objeto o material cuyas reacciones se estudiarán, y entorno como el medio externo que rodea al sistema.

El calor y el trabajo solo son medibles en sistemas que transfieran energía entre el sistema y el entorno, siendo que solo adquieren valor al realizarse un cambio de estado en el sistema.

Si una parte del entorno ejerce una fuerza sobre el sistema, resultando que este se mueva, el medio habrá realizado un trabajo sobre el sistema. Así podríamos definir Trabajo (W) como el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y el desplazamiento del cuerpo hacia la dirección de la fuerza.

W = Fuerza x distancia

El calor es el traspaso de energía entre dos cuerpos con distinta temperatura. Si estos cuerpos en contacto se encuentran a la misma temperatura, no habrá transferencia de energía calórica, por lo tanto no habrá calor. Cabe destacar que según la Segunda Ley de Termodinámica el calor siempre fluirá desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el de menor.

q = masa x Calor Específico x (Temperatura final – Temperatura incial)

Existe una relación entre trabajo y calor, que se ejemplificará en el siguiente diagrama:[pic 1][pic 2]

[pic 3][pic 4]

[pic 5]

[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

PROBLEMA:

Explicar y ejemplificar el trabajo y el calor generados tras una reacción y fuerza, cómo estos se relacionan entre sí y su variabilidad con respecto a la temperatura y masa.

EXPERIMENTO:

 ¿Son los cambios en la temperatura y masa determinantes del calor y trabajo?

Para poder corroborar la hipótesis a la pregunta planteada se realizará el siguiente experimento:

1. A un vaso precipitado se  le colocarán 250 ml de agua.
2. Una jeringa se llenará con 25 ml de aire y se sellará su punta con silicona.
3. Se tapara el vaso precipitado con una tapa de plumavit, que tenga dos agujeros, uno para insertar la jeringa (sin que esta alcance a tocar el agua) y otro para insertar un termómetro de mercurio.
4. Se colocará el vaso al fuego, y se irá midiendo el volumen de aire de la jeringa según la temperatura que va adquiriendo el agua.
5. Paralelamente, se realizará el mismo procedimiento pero con dos monedas sobre la jeringa.
6. Luego se comprobarán los resultados.

HIPÓTESIS:

La temperatura es una variable directa que afecta el calor y el trabajo. Al subir la temperatura aumentará el calor absorbido por el sistema, causando todos los cambios que el aumento de temperatura genera en los cuerpos, como el aumento de la energía cinética a nivel molecular, que en el caso de los gases produce aumento en el volumen; y también aumentará el trabajo realizado, a consecuencia de este aumento de volumen.

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