un trozo de cobre de 100 g se calienta de 0° hasta 100° c a la presión atmosférica ¿cual es el cambio de su energía interna?
Respuestas
El cambio en la energía interna del trozo de cobre es igual a 3869.99 J.
Explicación:
El cambio en la energía interna es igual a:
ΔU = Q - W
El calor transferido (Q) se determina como:
Q= mcΔT
Dónde:
m= masa = 0.1 kg
c= calor específico= 387 J/kg °C
ΔT= cambio de temperatura
Q= (0.1 kg)*(387 J/kg °C)*(100 °C - 0°C)
Q= 3870 J
Al calentar el trozo de cobre se presenta un cambio en su volumen. El trabajo legado a este cambio se determina como:
W= PΔV
Dónde la presión permanece constante. En este caso, P= presión atmosférica.
El cambio en el volumen es igual a:
ΔV= βVΔT
β= Coeficiente de expansión volumétrica del cobre= 5.1 x 10 ⁻⁵ °C⁻¹
ΔV= (5.1 x 10 ⁻⁵ °C⁻¹)(100°C)V
ΔV= 5.1 x 10 ⁻³ V
El volumen es igual a m/ρ. La densidad del cobre es 8.92 x 10³ kg/ m³.
Reemplazando:
ΔV= (5.1 x 10 ⁻³) ( 1 kg / 8.92 x 10³ kg/ m³)
ΔV= 5.72 x 10 ⁻⁸ m³
W= (1.013 x 10⁵ N/m²)(5.72 x 10 ⁻⁸ m³)
W= 5.79 x 10⁻³ J
El cambio en la energía interna es:
ΔU = 3870 J - 5.79 x 10⁻³ J = 3869.99 J