Actividad 1. Unidad 1 Aplicaciones de la termodinámica.docx

FÍSICA Y SU MATEMÁTICA

1 ACTIVIDAD 1 APLICACIONES DE LA TERMODINÁMICA UNIDAD 1

 Alumna(o): Quitze Quitze Nayeli Rocha Rocha López

 Asesor: Carlos Alcántara Cruz

EXPLICACIÓN

1. Después de varias horas de sueño en las que permaneces cobijado, al

despertar tu temperatura corporal es de: x  °C pero en tu habitación la temperatura es diferente, dado que hay una masa de aire a y °C. Cuando te levantas hay un intercambio de energía entre tu cuerpo y el medio ambiente, pero: Considera que tu masa corporal es de w g, la masa de aire de tu habitación es de 20687.92 g, el calor específico del aire es de 0.24 cal/gramo 0C y el del cuerpo humano 0.83 cal/gramo 0C Ce =Calor específico a) ¿Quién gana calor?

 Ambos, ya que el calor fluye entre ellos, del que tiene más temperatura al que tiene menos temperatura (segunda ley de la termodinámica)

b) ¿Cuál es la magnitud de la ganancia?

Q ganado = m aire habitación Ce aire (T final – T inicial) 20687.92 g (1Ce) (31ºc -17ºc) 20687.92 g (14ºc) 289630.88 J 69.28cal c) ¿Cuál es la temperatura del equilibrio térmico? Cuando CEDE CALOR se le cambia el signo a la ecuación del cuerpo ya NO es (T final - x) se convierte en (x - T final) las dos ecuaciones quedan: Q cuerpo =m corporal Ce cuerpo humano (T final – T inicial) Q habitación =m aire habitación Ce aire (T final – T inicial) Se igualan ya que calor ganado = calor perdido

Q

habitación =

Q cuerpo

m aire habitación Ce aire (T final – y ) = m corporal Ce cuerpo humano (x - T final)

Como la T final del cuerpo es igual a la T final del aire del cuarto, se igualan las dos ecuaciones y se despeja T final SUSTITUYE y CALCULA, RECUERDA QUE CADA VEZ QUE ENTRAS A LA  ACTIVIDAD CAMBIAN LOS DATOS: Q ganado = m aire habitación Ce aire (T final – T inicial) 69000(1) (TF -35) = -20687.92 (1) (TF -17) 69000 (TF-35) = -20687.92 (TF-17) 69000(TF) -69000(35) = -20687.92(TF) -20687.92( -17) 69000 (TF)-2415000 = -20687.92 (TF)+351694.64 69000 (TF) + 20687.92 (TF) = 351694.64 + 2415000 89687.92 = 2766694.64 TF = 2766694.64/ 89687.92 TF = 30.84 TF = 31 ºC

2. Después de levantarte y bañarte decides planchar tu ropa que se encuentra

en una habitación con una temperatura de x  °C. Como es una prenda delicada, programas la plancha en un punto muy bajo, a la misma temperatura que la ropa. a) ¿Cuánto calor hay entre la ropa y la plancha?

Entre ellas no hay calor, el único calor que hay entre estas es la de la habitación, es decir que entre ellas podría haber un equilibrio térmico. b) ¿Quién transfiere la energía?

Ninguno transfiere la energía, ya que estos tienen la misma temperatura

3. Para desayunar preparas café soluble en x ml de agua (1000 ml =1000 g de

agua) a x °C. Si tomas x ml en una taza, a la cual le añades x g de agua a x °C para disminuir su temperatura:

a) ¿Cuál es la temperatura final del café?  Considera que el calor

específico es el mismo para el agua y para el café preparado. Q agua taza= Q agua añadida CEDE = GANA  A la que CEDE se le cambia el signo por lo tanto las ecuaciones quedan: m agua taza Ce agua (T final - T caliente) =m agua añadida Ce agua ( T fría - T final) Como la T final del agua caliente es igual a la T final del agua fría, se igualan las dos ecuaciones y se despeja T final SUSTITUYE y CALCULA, RECUERDA QUE CADA VEZ QUE ENTRAS A LA  ACTIVIDAD CAMBIAN LOS DATOS: 200(1) (TF-92) = -25 (1) (TF-15) 200 (TF-92) = -25 (TF-15) 200(TF) -200(92) = -25(TF) -25(-17) 200(TF)-18400 = -25 (TF)+375 200 (TF) + 25(TF) = 375+ 18400 225 = 18775 TF = 225/ 18775 TF = 83.44 TF = 84 b) Los 400 ml restantes del café preparado los vacías en un termo y como

se ha enfriado un poco mientras desayunabas ahora tiene una temperatura de x °C. Al mediodía, cuando tomas tu café en el almuerzo te das cuenta de que tiene la misma temperatura. ¿Por qué se mantuvo la temperatura del café preparado en el termo?  ARGUMENTA UTILIZANDO LEYES DE LA TERMODINÁMICA, INVESTIGA EN INTERNET CÓMO ESTÁ CONSTRUIDO UN TERMO. Un termo es una vasija doble que dificulta de la mejor manera posible la transmisión de calor desde la vasija interior a la exterior  para ello lo que se hace es disponer una vasija dentro de la otra de tal forma que se bloquean las tres formas de transmisión de calor: por convección: al crear una cámara de vacio entre las dos vasijas no hay convección entre ellas

por radiación: al hacer que la cámara interior sea como un espejo, la radiación infrarroja no puede abandonar la vasija interior  por conducción: al minimizar el contacto físico entre la vasija interior y la exterior y usar materiales que conducen muy mal el calor en los puntos de contacto, se dificulta el paso de calor por conducción DIFERENCIA ENTRE CALOR y TEMPERATURA

Fuentes de Consulta: 1. EAD, GDF, México, La Física y su Matemática, Teoría cinético-molecular y leyes de la termodinámica, Transferencia y cuantificación del calor, Calor y Segunda Ley de la Termodinámica, P. 8 y 9. Retomado de http://132.248.48.24/mod1/moodle/file.php/24/Fisica_Mate/index.html

2. Ejercicios resueltos calorímetro: http://ejercicios-fyq.com/?Equilibrio-termico-en-agua-a-distintatemperatura 3. Calor y temperatura

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calor_y_Temperatura.htm 4. Resumen tres leyes de termodinámica http://www.taringa.net/posts/ciencia -educacion/18096134/Resumen -delas-tres-leyes-de-la-termodinamica.html

http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Calor_Equilibrio_termico.html