Transferencias de energía U.1 La energía A.01 Recapitulación página 221
DEtotal = (DEi)agua + (DEi)aire = 0 Ponemos un vaso con 200 g de agua a 60 ºC dentro de una habitación aislada en la que hay aire a 20 ºC. Suponiendo que hay 40 kg de aire (ce = 0,24 cal/gºC), calcula la temperatura del aire y del agua al cabo de un tiempo suficiente. Sistema A: 200 g de agua a 60 ºC; Sistema B: 4000 g de aire a 20 ºC. Como el sistema está aislado no hay variación de energía del sistema. Como dice que se deja tiempo suficiente, podemos suponer que se llega al equilibrio térmico entre los dos sistemas, es decir, que la temperatura final del agua y del aire serán la misma. DEtotal = (DEi)agua + (DEi)aire = 0 200 · 1,00 · (tf − 60) + 4000 · 0,24 · (tf − 20) = 0 tf = 20,82 ºC
Calcula la variación de energía interna del agua, del aire y la total. ΔEi = 200 · 1,00 · (20,82 − 60) = − 7836 cal = − 32754 J QAgua = − 7836 cal < 0, el agua pierde energía interna. Variación de energía interna del aire: ΔEi = 40 000 · 0,24 · (20,82 − 20) = 7872 cal = 32905 J Qaire = 7872 cal > 0, el aire gana energía interna. Variación de energía interna total: ΔEi = 0 J Ya que el sistema está aislado. La discrepancia entre la variación de energía interna del aire y del agua se debe a falta de precisión en el cálculo al usar sólo dos decimales.
Calcula el calor y el trabajo relacionados con el vaso en ese proceso. El calor relacionado con el agua en el proceso es igual a la variación de energía interna del agua en el mismo. QAgua = − 7836 cal < 0, el agua pierde energía interna. No hay trabajo relacionado con el agua pues no se produce desplazamiento de la misma.