Ejercicios de aplicación de la energía Ejercicios 1 ley

Presentación del tema: "Ejercicios de aplicación de la energía Ejercicios 1 ley"— Transcripción de la presentación:

1 Ejercicios de aplicación de la energía Ejercicios 1 ley

2 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: ∆𝑈=𝑄−𝑊

3 1cal = 4,18 J 500 cal* 4,18 𝐽 1 𝑐𝑎𝑙 =2090 𝐽 Sistema cerrado: ∆𝑈=𝑄−𝑊 ∆𝑈=2090 𝐽 −40 𝐽=2050 𝐽

4 Hallar la variación de U en un proceso adiabático en cual se produce una expansión equivalente a 10 J Sistema cerrado general se tiene ∆𝑈=𝑄−𝑊

5 Proceso adiabático Q=0 ∆𝑈=−𝑊 ∆𝑈=- 10J

6 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?.

7 ∆𝑈=𝑄−𝑊 = 500 J – 100 J= 400 J

8 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.

9 ∆𝑈=𝑄−𝑊 𝑄=𝑊+∆𝑈=200 𝐽+100 𝐽=300 𝐽

10 Calcule el trabajo que puede ser hecho por una masa de 400 kg que cae desde una altura de 300 cm.

11 W= mgh= 400 kg*9,8 𝑚 𝑠 2 *3m= J

12 ¿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.

13 W= mgh W= 0,5 kg*9,8 𝑚 𝑠 2 *1000m=4900 J

14 Calor específico 𝐶 𝑝 ( 𝑘𝐽 𝑘𝑔. 𝐾(ó °𝐶) )
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). 𝐶 𝑝 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 4,18 𝑘𝐽 𝑘𝑔. 𝐾( ó °𝐶)

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16 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 𝑇 𝑎 𝑇 2 (°C o K): 𝑄=𝑚 𝐶 𝑝 ∆𝑇=(kg∗ 𝑘𝐽 𝑘𝑔. °𝐶 ó 𝐾 ∗°𝐶 ó 𝐾 =kJ Donde 𝐶 𝑝 es el calor específico de la sustancia ( se encuentra en tablas)

17 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.

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19 Tabla 1. Calores latentes de fusión para varias sustancias
Tabla 1. Calores latentes de fusión para varias sustancias

20 Tabla 2. Calores de vaporización de varias ssutancias
Tabla 2. Calores de vaporización de varias ssutancias

21 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

22 Una masa de agua de 1 tonelada pasa de una temperatura de 10 °C a una de 30 °C ¿Qué energía absorbió el agua? 𝑄=𝑚 𝐶 𝑝 ∆𝑇=1000 kg∗4,18 𝑘𝐽 𝑘𝑔. 𝐾 ó °𝐶 ∗ 30 °C −10 °C = kJ

23 Una catarata tiene una altura de 1000 m ¿Qué energía potencial tiene una tonelada de agua de esa catarata en la parte superior?

24 𝐸 𝑝 = 𝑚𝑔ℎ=1000 kg∗ 9,8 𝑚 𝑠 2 ∗1000𝑚= 9,8∗10 6 𝐽= 9,8∗10 3 kJ

25 Si el calor específico de una sustancia es Cp = 1. 6 cal/gºC
Si el calor específico de una sustancia es Cp = 1.6 cal/gºC. ¿Cuál es la energía transferida, si se calienta una masa de g de dicha sustancia, desde 37ºC hasta 45ºC?.

26 𝑄=𝑚 𝐶 𝑝 ∆𝑇=100 𝑔∗1,6 𝑐𝑎𝑙 𝑔. °𝐶 45−37 °𝐶=1280 𝑐𝑎𝑙

27 El trabajo efectuado al levantar una masa una distancia h es igual a
𝑊=𝑚𝑔ℎ Si la levanta n veces, el trabajo total realizados es: W= 𝑛∗m∗h

28 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 𝑚 𝑠 2 * h h= 3344∗1000 J 686 =4874,6 𝑚

29 Una deportista se come un paste que tienen un valor energético de 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.

30 Si se convierte al SI se tiene:
1000* 1000 cal* 4,18 𝐽 1𝑐𝑎𝑙 = 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 𝑚 𝑠 2 ∗1,8 𝑚= 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

31 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= segundos s 1ℎ𝑟 3600 𝑠 =39, 4 ℎ𝑟 levantando pesas Le sale muy caro la comidita del pastel

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