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Física UNI

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Semana

Equivalente mecánico del calor
El inglés James Prescott Joule el año 1878 pudo comprobar mediante un simple experimento que una cantidad de
trabajo realizado (cualquiera sea su naturaleza) produce siempre una cantidad definida de calor. Así, del ejemplo de
la figura se tiene que el bloque de masa
m = 20,9 kg colocado a una altura h = 0,5 m al ser liberado, por efecto de la caída convierte su energía potencial
en trabajo que hacen las paletas en el interior del cilindro, el cual contiene m' = 100 g de agua y que por efecto de
la agitación eleva su temperatura en T = 0,25°C. A continuación dividimos:
)
W = mgh = (20,9.10.0,5 J
)
Q m'Ce T (1001.0,25 cal

W
 = 4,18J / cal  4,18 J   1cal
Q

Cuidado
1. Si "Q" es el calor en calorías, entonces el trabajo "W" en joules equivalente estará dado por: W = 4,18.Q
2. Si "W" es el trabajo en joules y "Q" es el calor equivalente en calorías se verificará que: Q = 0,24.W

Definiciones previas

a. Sistema termodinámico: Denominamos así al sistema físico sobre el cual fijamos nuestra atención y estudio.
Sus límites pueden ser fijos o móviles

b. Sustancia de trabajo: Designamos con este nombre a la sustancia líquida o gaseosa que recorre internamente
el sistema, y en el cual podemos almacenar o extraer energía.

c. Estado termodinámico: Es aquella situación particular de una sustancia, cuya existencia está definida por las
propiedades termodinámicas: presión, volumen, temperatura, densidad, etc.

d. Proceso termodinámico: Llamamos así al fenómeno por el cual una sustancia pasa de un estado (1) a un estado
distinto (2) a través de una sucesión ininterrumpida de estados intermedios.

e. Ciclo termodinámico: Viene a ser el fenómeno por el cual una sustancia, partiendo de un estado, desarrolla
varios procesos, al final de los cuales retorna al estado inicial.

sistema de límite móvil proceso termodinámico
a) b)

sustancia de trabajo

ciclo termodinámico
c)

Compendio -118-