NO ME SALEN
(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA
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24) Un bloque de plomo de masa 1 kg desliza sobre una superficie horizontal sin
rozamiento con una rapidez de 20 m/s, choca contra una pared vertical, rebota, y se
verifica que inmediatamente después del choque su rapidez disminuyó a 2 m/s y su
temperatura aumentó en 1 ºC. (cPb = 0,031 cal/gºC)
a) ¿Cuánta energía mecánica se transforma en energía interna térmica (desordenada)
del bloque?
b) ¿Cuánta energía se transfiere del bloque al medio exterior?
c) Si define el universo de este problema, como el sistema constituido por el cuerpo, la
superficie horizontal, la pared y el aire, ¿cambia la energía del universo? Explique. |
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a) Fijate que el enunciado trae un serie de preguntas muy orientadoras. La energía mecánica, EM, que se transforma es sólo cinética (nada podría hacer suponer que hubiese otro tipo de energía variando).
ΔEM = ½ m vF² – ½ m vO²
ΔEM = ½ m ( vF² – vO² )
ΔEM = ½ 1 kg ( 4 – 400 ) m²/s²
ΔEM = – 198 J
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Una parte de esta energía mecánica perdida se transforma en energía térmica, ET, y produce el aumento de la temperatura del bloque:
ΔET = m . c . ΔT
ΔET =1 kg . 31 cal/kgºC. 1ºC
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b) ¿Cuánta energía se transfiere del bloque al medio exterior? Entonces qué tenemos hasta ahora... La energía mecánica del bloque disminuyó 198 J. Una parte fue a parar al calentamiento del propio bloque, 130 J. Y el resto de la energía no tiene otro lugar para irse que no sea el medio circundante, ΔEmed.
ΔEmed = ΔEM + ΔET
ΔEmed = – 198 J + 130 J
ΔEmed = – 68 J
El signo menos representa la pérdida de energía del bloque que va a ir a para el medio ambiente... pero si lo miramos desde el medio ambiente, se trata de una ganancia. |
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c) Si define el universo de este problema, como el sistema constituido por el cuerpo, la
superficie horizontal, la pared y el aire, ¿cambia la energía del universo? Explique. Te lo repito: la cantidad total de energía de los componentes del proceso (el bloque y el medio) no varía. La energía no se crea ni se destruye (salvo en situaciones relativistas... que en este ejercicio no se contemplan). De modo que... |
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| Desafío: ¿Dónde esperarías encontrar esos 68 J transferidos al medio? |
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| Algunos derechos reservados.
Se permite su reproducción citando la fuente. Mi esposa tiene un buen físico. (Albert Einstein). Última actualización ago-08. Buenos Aires, Argentina. |
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