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Guía de ejercicios resueltos de calor y energía interna. TP01

Termodinámica: Solución del ejercicio n° 8 de ley de conservación de la energía. Problema resuelto.

Problema n° 8 de energía interna.

Problema n° 8) Se sumerge una resistencia eléctrica en un líquido y se disipa energía eléctrica durante 100 s a un ritmo constante de 50 W. La masa del líquido es de 530 g y su temperatura aumenta desde 17,64 °C hasta 20,77 °C. Hallar el calor específico medio del líquido en éste intervalo de temperaturas.

Desarrollo

Datos:

t = 100 s

P = 50 W

m = 530 g = 0,53 kg

i = 17,64 °C = 290,64 K

f = 20,77 °C = 293,77 K

Fórmulas:

Q + L = U (1)

Qs = ce.m.(t°f - t°i) (2)

P = E/t (3)

Solución

Como no hay fuerzas aplicadas, no hay trabajo ni del medio sobre el sistema ni del sistema sobre el medio, por lo tanto la ecuación (1) queda:

Q + 0 = U

Siendo “U” la energía interna.

De la ecuación de potencia (3) despejamos la energía que será la energía interna "U":

E = P.t = U

Por lo tanto queda:

Q = E

ce.m.(t°f - t°i) = P.t

Despejamos el calor específico:

ce = P.t/m.(t°f - t°i)

Reemplazamos por los datos y calculamos:

ce = 50 W.100 s/[0,53 kg.(293,77 K - 290,64 K)]

ce = 5000 J/(0,53 kg.3,13 K)

ce = 5000 J/(1,6589 kg. K)

ce = 3014 J/kg. K

 

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