Calor

Desarrollo

1. ¿Cuántos joules se necesitan para calentar 500 g de agua, desde 20 °C hasta 100 °C?

Lo primero es realizar el cálculo de variación de temperatura, se hace a través de la siguiente fórmula:

ΔT= T_final- T_inicio

ΔT=100° C-20° C=80° C

De acuerdo a la fórmula de variación de calor:

ΔQ=c*m* ΔT

Como se sabe el valor del calor específico del agua, la masa del elemento y la variación de temperatura, es posible obtener el valor buscado solo reemplazando los datos.

ΔQ=4,18 J/(g*°C)*500 g*80° C

ΔT=162.200 J

Entonces se concluye que para aumentar la temperatura de 500 g de agua desde 20° C a 100° C se necesita una cantidad de trabajo de 162.200 Joules.

2. ¿Qué cantidad de calor es necesario suministrar a un trozo de hierro de 36 kg para que su temperatura suba 300 °C?

Al igual que el ejercicio anterior, se observa que la variación de temperatura es un dato (300° C), además de la masa del elemento (36.000 g), en el contenido de la semana se determina el calor específico del Hierro con el valor de 0,11 cal/(g°C), entonces de la directa aplicación de fórmula de variación de calor obtenemos la cantidad de calor que se pide en la pregunta.

Q=0,11 cal/(g°C) *36.000 g*300° C

Q=1.188.000 cal

El resultado indica la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 36 kg de Hierro en 300° C.

3. Explique la siguiente frase con sus propias palabras y luego exprésela en una ecuación: “En toda transformación entre calor y trabajo, la cantidad de calor entregada a un sistema es igual al trabajo realizado por el sistema más la variación de su energía interna”.

La definición anterior corresponde al principio de conservación de la energía para la termodinámica, ésta dice que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

De otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Se representa matemáticamente por:

Q=W+ ΔU

Donde ΔU es la variación de energía interna.

4. ¿Cuáles son los principales sistemas por los que la energía se transmite entre los sistemas y sus entornos?

La transferencia de calor entre sistema y entorno se realiza de mediante 3 procesos distintos:

a. Conducción

b. Convección

c. Radiación

El primer modo de transferencia, conducción, es el transporte de calor a través de una sustancia y tiene lugar cuando se ponen en contacto dos objetos a diferentes temperaturas, los metales son muy buenos conductores del calor, mientras que el aire es un mal conductor; la

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