Encuentre ∆W y ∆U para un cubo de hierro de 6.0 cm de lado, cuando se calienta de 20 °C hasta 300 °C a presión atmosférica. Para el hierro, c = 0.11 cal/g °C y el coeficiente volumétrico de dilatación térmica es de 3.6 * 10- 5 °C -1 . La masa del cubo es de 1700 g
Respuestas
Respuesta dada por:
36
Según la fórmula de calor o energía térmica (∆Q):
∆Q = m × Ce × Δt
Donde: Masa (m), calor específico (Ce) y cambio de temperatura (Δt)
Determinaremos (∆Q):
∆Q = (1700 g) × (0.11 cal/g°C) × (300-20)°C
∆Q= 52360 cal
Ahora bien, por la primera ley de termodinámica:
∆U = ∆Q - ∆W
Buscaremos el trabajo de la expansión del cubo:
∆W = P∆v, buscaremos ∆v (variación de volumen)
Volumen del cubo: a³ = (6 cm)³ = 216 cm³ (2.16 x
m³), ahora bien:
∆v = V × β × ∆t
∆v = 2.16 x
m³ × (3.6×
°
× 280°C) = 2.18x
m³
Nos indican que la presión es la atmosférica, así que: P = 1x
Pa
Cálculamos:
∆W = (1x
N/m²) x 2.18x
m³ = 0.22 J
Finalmente:
Transformamos de cal a J: 52360 cal ×
= 219220.848 J
∆U = (19220.848 - 0.22) J
∆U = 219220.628 J = 2.2 ×
J
∆Q = m × Ce × Δt
Donde: Masa (m), calor específico (Ce) y cambio de temperatura (Δt)
Determinaremos (∆Q):
∆Q = (1700 g) × (0.11 cal/g°C) × (300-20)°C
∆Q= 52360 cal
Ahora bien, por la primera ley de termodinámica:
∆U = ∆Q - ∆W
Buscaremos el trabajo de la expansión del cubo:
∆W = P∆v, buscaremos ∆v (variación de volumen)
Volumen del cubo: a³ = (6 cm)³ = 216 cm³ (2.16 x
∆v = V × β × ∆t
∆v = 2.16 x
Nos indican que la presión es la atmosférica, así que: P = 1x
Cálculamos:
∆W = (1x
Finalmente:
Transformamos de cal a J: 52360 cal ×
∆U = (19220.848 - 0.22) J
∆U = 219220.628 J = 2.2 ×
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