Se conocerá los conocimientos básicos de Equivalente mecánico del calor

1. ESPE
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
Física Clásica
Calor Mecánico
Autor: Marlon Terán
Supervisado: Ing. Diego Proaño
Carrera: Ingeniería en Software

2. ¿Que es calor?
Calor es un tipo de energía que se
produce por la vibración de
moléculas y que provoca la subida
de las temperatura, la dilatación de
cuerpos, la fundición de sólidos y
la evaporación de líquido. De una
forma genérica, es una temperatura
elevada en el ambiente o en el
cuerpo.
Es importante no confundir el calor con la
temperatura. El calor es la energía transferida
entre dos objetos a diferentes temperaturas.

3. La cantidad de calor se
expresarse en una unidad llamada
caloría definida así misma como
cantidad de calor para la elevación
de temperatura de 1g de agua en
1°C en condiciones estándar.
Relación de Joule:
𝑄 = 𝑚 ∗ ∆𝑇

4. Calor entre cuerpos
Es un echo experimental establecido que, cuando dos objetos que tienen
diferente temperatura y se ponen en contacto térmico con el otro, la
temperatura del objeto mas caliente disminuye y la del objeto mas frio
aumenta.

5. Mecánica
La rama de la física que estudia y analiza el movimiento y
reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción
de fuerzas se denomina mecánica. En un cuerpo existen
fundamentalmente dos tipos de energía que pueden influir en su
estado de reposo o movimiento: la energía cinética y la potencial.

6. Trabajo y Calor
Tanto el calor como la potencia son funciones de
trayectoria donde ambas se manifiestan en la energía
externa donde solo aparecen cuando presentan
cambios de estado termodinámico.
+Q +W
Representa el calor
transferido al
sistema(energía añadida)
Representa el trabajo
efectuado por el sistema
(energía que sale de él)

7. Calor Mecánico
En la conservación de la materia
planteado en el primer principio
de la termodinámica establece la
equivalencia entre el calor y el
trabajo mecánico donde el
trabajo es medido en Julios(
Joule) y el calor medido en
unidades de calorías .La
relación de equivalencia es
llamada “Equivalencia
Mecánica del Calor”

8. Historia
Históricamente la gente estaba interesada
en la mejora de las maquinas de vapor y
los cañones llevando a la observación de
la conexión que existía entre fuerzas
mecánicas y químicas.
En el siglo XlX Joule estableció la
relación de la energía mecánica y calor
con lo que gracias a su experimento
demostró que el calor no era más que una
forma de energía y que se podía obtener a
partir de la energía mecánica.
Dicho experimento sirvió para determinar
el equivalente mecánico del calor.

9. Determinación del Calor Mecánico
Calculo del Trabajo(W)
La fuerza (F) ocasionado por la fricción ya sea de una cuerda se calcula de la siguiente manera :
𝑭 = 𝑴𝒈𝑹
El Angulo θ girado .El trabajo total desarrollado en N vueltas es:
𝑾 = 𝑭θ =Mg R θN
𝑾 = 𝑭θ =Mg R 2 πN
M: masa colgada
G: Aceleración de la gravedad (9,8
m/s²)
R : radio predeterminado ya sea de un
cilindro.
N: numero de vueltas giradas
θ : ya se 2π en el caso de una una vuelta
de un cilindro.

10.  Calculo del calor transferido(𝑄):
El calor producido por la fricción es determinado por el cambio de temperatura registrado siendo así
tenemos :
𝑄 = 𝑚 𝑐 𝑡𝑓 − 𝑡𝑖
Calculo del Equivalente mecánico del calor ( 𝑱 )
𝐽 = 𝑊/𝑄
m: masa
c:calor especifico determinado.
𝒕𝒇: temperatura final.
𝒕i: temperatura inicial.
𝑱: Relación entre el trabajo
realizado y el calor producido.

11. Ejemplo
 El desnivel del un salvo de agua es de 213 m, existiendo entre el agua del fondo y la de arriba
una diferencia térmica de 0,50°C . Calcular en estos datos el valor del equivalente mecánico del
calor.
Equivalencia entre calor y trabajo :
𝑊 = 𝐽. 𝑄
𝐸𝑝 = 𝑊
𝑊 = 𝑚 ∗ 𝑔 ∗ ℎ
W = 𝑚 𝑘𝑔 ∗ 9,8
𝑚
𝑠2 ∗ 213 m
𝑊 = 2087,4 𝑚 𝐽
𝑄 = 𝑚 𝑘𝑔 ∗
1000𝑔
1𝑘𝑔
∗
1 𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
∗ 0,5°𝐶
𝑄 = 𝑚 ∗ 500 𝑐𝑎𝑙
𝐽 =
2087,4 𝑚(𝐽)
500 𝑚(𝑐𝑎𝑙)
=
213m
∆𝑇= 0,5°C
4,17
𝐽
𝑐𝑎𝑙
𝐽 =
𝑊
𝑄