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Equivalente mecanico del calor

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by

Alejandra Suárez

on 30 October 2012

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Transcript of Equivalente mecanico del calor

EQUIVALENTE MECÁNICO
DEL CALOR ¿QUÉ ES EL EQUIVALENTE MECÁNICO
DEL CALOR? Es la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría. En el siglo XIX, Joule ideó un experimento para demostrar que el calor no era más que una forma de energía, y que se podía obtener a partir de la energía mecánica. Dicho experimento se conoce como EXPERIMENTO DE JOULE que determina el equivalente mecánico del calor. ¿QUIÉN FUE JOULE? James Prescott Joule Nació el 24 de Diciembre 1818 - Murió el 11 de Octubre 1889 Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor, y en cuyo honor la unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de Julio.

Se le reconoce por su investigación en electricidad y termodinámica. En el transcurso de sus investigaciones sobre el calor desprendido en un circuito eléctrico, formuló la actualmente conocida como Ley de Joule .

Descubrió, junto al físico William Thomson (lord Kelvin), que la temperatura de un gas desciende cuando se expande sin realizar ningún trabajo. Este fenómeno, que se conoce como efecto Joule-Thomson, sirve de base a la refrigeración normal y a los sistemas de aire acondicionado.

Fué quien enunció el principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeron al establecimiento de este principio, fue Joule quién le proporcionó una mayor solidez. DESCRIPCIÓN
En el interior de un recipiente se introduce 1 kg de agua a 14.5 ºC, con un termometro para medir su temperatura

Al recipiente se le acoplan unas paletas conectadas mediante una cuerda con una masa que puede caer. Conforme la masa cae a velocidad constante, las paletas giran, por lo que la pesa pierde energía potencial. Debido a este giro, el agua aumenta de temperatura (el giro de las paletas se transforma en calor). Joule encontró que la disminución de energía potencial es proporcional al incremento de temperatura del agua. La constante de proporcionalidad (el calor específico de agua) es igual a 4.180J/(g ºC). Por tanto, 4.180J de energía mecánica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1º C. Se define la caloría como 4.180J sin referencia a la sustancia que se está calentando * Sea M la masa del bloque que cuelga y h su desplazamiento vertical.
* m la masa de agua del calorímetro.
*To a temperatura inicial del agua y T la temperatura final.
* g=9.8 m/s2 la aceleración de la gravedad. Si el bloque de masa m desciende una altura h, la energía potencial disminuye en Mgh, y ésta es la energía que se utiliza para calentar el agua. La conversión de energía mecánica íntegramente en calor se expresa mediante la ecuación: Mgh=mc(T-To) Se despeja el calor específico del agua c = Mgh
m ( T - To ) Como el calor especifico del agua es por definición c=1 cal/(g ºC), obtenemos la equivalencia entre las unidades de calor y de trabajo o energía. EJEMPLO: EJEMPLO Un recipiente contiene 100 g de agua como se muestra en la figura.
Se tiene que el bloque tiene una mas M=20.9 Kg colocado a una h=0.5m al ser liberado, por efecto de la caida EJEMPLO ¿Qué trabajo se podrá realizar mediante el calor producido por la combustión completa de 1000 kg de carbón que producen 9000 kcal, suponiendo que ha sido aprovechado totalmente?. Q= 9000 kcal = 9x10 cal 6 1 cal -----> 4.180 j
9x10 cal -----> x 6 E = 9X10 cal * 4.180 J
1 cal 6 = 37620000 J EJERCICIO Una estufa produce 2000 kcal/h, si el kW.h cuesta $ 6,5, se desea saber cuál es el gasto que produce. P = 2000 kcal/h = 2000000 cal/h
Costo = 6,5 $/kW.h 1 cal/h ----->4,184J/h
2000000 cal/h -----> X

P = (4,184 J/h).(2000000 cal/h)
(1 cal/h)

P = 8372000 J/h 3600 J -----> 1 W.h
8372000 J -----> x

P = (1 W.h).(8372000 J)
(3600 J) = 2325,56 W.h P = 2,32556 kW.h 1 kW.h -----> $6,5
2,32556 kW.h -----> X

Costo = (2,32556 kW.h)*(6,5 $)
(1 kW.h)
Precio = $ 15,1 por cada hora 1 cal = 4,18 J
1 J = 0,24 cal APPLET http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm
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