UTN Facultad Regional Avellaneda REPUBLICA ARGENTINA Avance manual

Equivalente mecánico del calor Experimento de Joule. Primer aparato utilizado por J.P.Joule (1818-1889) Hugo Giansanti

m.cp.∆t ≡ M.g.L Avanzar calorías Joule Hacer clic ∆t°C Termómetro masa m de Agua L Recipiente adiabático Pesa de masa M

m.cp.∆t ≡ M.g.L Avanzar Hugo Giansanti

Aparato mejorado Hugo Giansanti

Termómetro de gas de volumen constante Manómetro de mercurio La presión del gas en el balón es : ph=γHg.zh+pat Balón lleno de gas Hielo fundente agua en ebullición Señal de enrase zh Avanzar Hugo Giansanti

Se sumerge el balón en agua en ebullición Ahora la presión del gas en el balón es : pv=γHg.zv+pat zv Señal de enrase clic Hugo Giansanti

Se repite el experimento extrayendo gas del balón (presiones cada vez menores) y con distintos gases Gas real Aproximación al Comportamiento ideal Pv/ph Gas A Gas B Ph (1,36609 ± 0,00004) Avanzar Hugo Giansanti

Escala Celsius o centígrada Pendiente= Presión en el bulbo Pv Se divide en 100 partes Ph Queda dividido en 100 partes −273,16 Celsius Absoluta −200 −100 100 73 173 273 373 Avanzar Hugo Giansanti

Escala Celsius o centígrada Se divide en 100 partes la escala de presiones entre Ph y Pv con lo cual el eje de temperaturas queda dividido en 100 partes O bien Hugo Giansanti

Escala absoluta Definimos el cociente de las temperaturas como: y hacemos que Una presión cualquiera Avanzar Hugo Giansanti

Máquina frigorífica Q1 Q2 clic Gas a.p. separador Vapor líquido Gas b.p. evaporador ventilador Condensador Líquido y vapor a b.p. Válvula de estrangulación Separa dos regiones de distinta presión Líquido a.p. compresor Líquido a.p. clic Hugo Giansanti

Los componentes de una máquina frigorífica deben ser, como mínimo, los cuatro siguientes: Compresor: Aumenta la presión del fluido de forma adiabática. En este proceso se aumenta considerablemente la temperatura del gas. Condensador: El fluido, a temperatura elevada, pasa por un radiador donde libera el calor a presión constante. Regulador o Válvula de expansión: Es un estrechamiento que retiene el fluido a presión. Evaporador: El fluido es liberado en este elemento, donde se expande a presión constante, absorbiendo calor. Clic Hugo Giansanti

Máquina frigorífica W W=Q2−Q1 T2 Q2 Q1 T1 clic Fuente caliente Q2 W Q1 Fuente fría T1 Notar que siendo T2>T1 resulta siempre Ec>Ef clic Hugo Giansanti

Ejemplo: Si: T1=273 °K (0°C) y T2=298 °C (25 °C) Resultan: Ef= 10,9 y Ec=11,9 ≈12 La energía entregada a la fuente caliente en forma de calor es unas doce veces la necesaria para hacer funcionar la máquina, generalmente con energía eléctrica tomada de una red. ¿Paradoja? Avanzar Hugo Giansanti

La aparente contradicción de que una máquina frigorífica caliente mas que una estufa eléctrica de igual potencia se resuelve si se tiene en cuenta que la fuente fría, representada por el interior de la heladera, no es infinita, es decir la temperatura no podría mantenerse constante por un tiempo muy largo sino que comenzaría a descender hasta que en el límite teórico T1=0 y por lo tanto: Q2=W (Ec=1 y Ef=0) Clic Hugo Giansanti

FIN Realizado por: HUGO GIANSANTI (Lic.) Permitida la reproducción total o parcial mencionando la UTNFRA y el autor. HG