Ejercicios de aplicación de la energía
Ejercicios 1 ley
• Hallar la variación de energía interna de un sistema cerrado, al cual le entran 500 cal y realiza un trabajo de 40 J
Sistema cerrado:
• 1cal = 4,18 J
• 500 cal*
• Sistema cerrado:
• Hallar la variación de U en un proceso adiabático en cual se produce una expansión equivalente a 10 J
• Sistema cerrado general se tiene
Proceso adiabático Q=0 - 10J
• Considere un sistema que contiene un mol de un gas monoatómico dentro de un cilindro con un pistón. ¿Cuál es el cambio de energía interna del gas, si recibe Q = 500 J y hace un W= 100 J?.
• = 500 J – 100 J= 400 J
• Si en un proceso dado en un sistema cerrado, el cambio neto ó total de energía interna de un sistema es de 100. cal, y el mismo realizó un trabajo de w = 200. cal, determine el calor transferido al sistema.
• Calcule el trabajo que puede ser hecho por una masa de 400 kg que cae desde una altura de 300 cm.
• W= mgh= 400 kg*9,8*3m= 11760 J
• ¿Cuál será el trabajo realizado al desplazar una masa de 500 g, hasta una altura de 1 Km. De su respuesta en calorías y Joules.
• W= mgh• W= 0,5 kg*9,8*1000m=4900 J
Calor específico
• El calor específico es la cantidad de energía calorífica (kJ) que se necesita para elevar a un kilogramo ( kg) la temperatura en un grado Kelvin (K) ó en un grado Centígrado (°C).
• = 4,18
Capacidad calórica de una sustancia
• La Capacidad calórica de una sustancia es el calor absorbido (o perdido) por una masa m (kg) de una sustancia cuando pasa de una temperatura (°C o K):
Donde es el calor específico de la sustancia ( se encuentra en tablas)
Calor latente
• El calor latente es la energía térmica necesaria para que un kilogramo de una sustancia cambie de un estado a otro (líquido, sólido, gas)• En el SI se mide en J/kg o kJ/kg, s veces también se usa cal/gr.
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/phase2.html
Tabla 1. Calores latentes de fusión para varias sustancias
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/tables/phase.html#c1
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/tables/phase.html#c1
Tabla 2. Calores de vaporización de varias ssutancias
• El calor necesario para que una sustancia de masa m (kg) cambie de estado, se puede calcular de la siguiente forma:
• Q = m *CALOR LATENTE
• Una masa de agua de 1 tonelada pasa de una temperatura de 10 °C a una de 30 °C ¿Qué energía absorbió el agua?
• Una catarata tiene una altura de 1000 m ¿Qué energía potencial tiene una tonelada de agua de esa catarata en la parte superior?
• = kJ
• Si el calor específico de una sustancia es Cp = 1.6 cal/gºC. ¿Cuál es la energía transferida, si se calienta una masa de 100.0 g de dicha sustancia, desde 37ºC hasta 45ºC?.
• El trabajo efectuado al levantar una masa una distancia h es igual a
• Si la levanta n veces, el trabajo total realizados es:
W=
• Una persona de 70 kg quiere quemar 800 kcalorías de un pastel que se consumió. Qué altura h de una montaña debe subir para lograr su objetivo? • Q= 800 kcal • Trabajo para subir una altura h es W= mgh• Q=800 kcal*4,18 J/ 1 cal= 3344 kJ• 3344 J= 70 kg*9,8* h • h=
• Una deportista se come un paste que tienen un valor energético de 1000 kcal. Se da cuenta que alteró su régimen alimenticio y quiere perder estas calorías levantando pesas de 50 kg hasta una altura de 1,8 m. • Si se supone que no hay otras pérdidas de energía y que la persona
levanta las pesas de 50 kg cada 30 segundos, ¿cuántas veces debe levantar las pesas para perder la misma cantidad de energía y el tiempo requerido de ejercicio.
• Si se convierte al SI se tiene:• 1000* 1000 cal*= 4180 kJ• Debe hacer un trabajo W igual a 4180 kJ levantando las pesas de 50 kg.• Trabajo que hace al levantar una vez las pesas de 50 kg
• W= mgh= 50 kg. 9,8 = 882 J= 0,882 kJ• El trabajo correspondiente a n levantamientos será= n*0,882 kJ• Y la energía de este trabajo debe de ser igual a la ingerida que quiere
quemar o gastar:
• n*0,882 kJ= 4180 kJ
• De donde • n= 4180/0,882= 4738 • Debe levantar las pesas de 50 kg 4738 veces (casi nada….?)
• Ahora como levanta las pesas cada 30 segundos, se demora:• 4738* 30= 142140 segundos• 142140 slevantando pesas
• Le sale muy caro la comidita del pastel