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Notas Primera Ley de la Termodinámica

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Notas de clase correspondientes al tema "Primera Ley de la Termodinámica".

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Notas Primera Ley de la Termodinámica

  1. 1. Primera Ley de la Termodinámica La energía interna es toda la energía de un sistema que se asocia con sus componentes microscópicos. El calor se define como un proceso de transferencia de energía a través de la frontera de un sistema, debido a una diferencia de temperatura entre el sistema y sus alrededores. También es la cantidad de energía “Q” transferida mediante este proceso. Ejemplos de correcto/incorrecto: X El agua en ebullición tiene una gran cantidad de calor. X Estaba muy caliente porque la acera radiaba calor. X El calor en el aire es intolerante. El aire tiene una temperatura elevada. Calor no es lo caliente de un ambiente. La caloría (cal) es la cantidad de transferencia de energía necesaria para elevar la temperatura de 1g de agua de 14.5 °C a 15.5 °C. 1 Caloría = 1000 cal = 1 kcal La unidad térmica británica (BTU) es la cantidad de transferencia de energía requerida para elevar la temperatura de 1 lb de agua de 63 °F a 64 °F. Equivalente mecánico del calor: 1 cal = 4.186 J. Equivalente entre energía mecánica y energía interna. Ejemplo: Un estudiante ingiere alimentos cuantificados en 2000 calorías. Él desea hacer una cantidad equivalente de trabajo en el gimnasio y levanta una barra de 50.0 kg. ¿Cuántas veces debe de levantar la barra para gastar toda esa energía? Suponga que él levanta la barra 2.00 m. cada vez que la eleva y no vuelve a ganar energía cuando baja la barra. Solución: Trajo total = 𝑊𝑡𝑜𝑡 = Δ𝑉𝑡𝑜𝑡 ΔV = 𝑚𝑔ℎ cada vez que levanta la pesa una altura h.
  2. 2. Si n es el número total es veces que tiene que levantar la pesa. 𝑛 = 𝑊𝑡𝑜𝑡 𝑚𝑔ℎ = 2000 Cal (50.0 𝑘𝑔)(9.81 𝑚 𝑠2 ) (200 m) 𝑛 = (2000)(1000 cal) (50.0 𝑘𝑔(9.81 m s2 )(2.00 m) 𝑛 = (2000)(1000)(4.186 J) (50.0 kg(9.81 𝑚 𝑠2 )(2.00 m) n = 8.54 . 103 veces. Si levanta la pesa cada 5.00 s, lo haría en aproximadamente 12 horas.
  3. 3. Al clavar a martillazos un clavo en un trozo de madera E.int= W + T0m E.int: ganancia en energía interna del clavo y la tabla W: trabajo del martillo sobre el clavo T0m: sonido Q= M C T Ejemplo: horneado de papas en un horno microondas E.int= TRE =M C T TRE: energía transferida a las papas mediante radiación electromagnética Calorimetría Método para medir el calor especifico
  4. 4. Sistema aislado Qfrío “agua fría” Mw Cw Tw Qcal Mx Muestra “caliente” Cx Tx Tw<Tx Qfrio = - Qcal Cuando se llega al equilibrio térmico: mw Cw(Tα-Ti)= - mx Cx(Tf-Ti) Despejando Cx se obtiene su valor.

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