FSICA II

DOCENTE: GUZMAN ARANA, ALAN EDGARDO

TEMA: EQUIVALENTE MECANICO DEL CALOR

FACULTAD: INGENIERA

ALUMNO:ARAUJO SANCHEZ, LUIS KLEIBER

2013

EQUIVALENTE MECANICO DEL CALOREl Equivalente Mecnico del Calor no es otra cosa que la cantidad de energa cintica o potencial es decir la relacin de Caloras y Joules (Julios).Los estudios que condijeron a esta definicin fueron realizados porJames Joulede Gran Bretaa en 1840, y en su libro que publicara 10 aos ms tarde con el nombre de "EL EQUIVALENTE MECANICO DEL CALOR" retomo los estudios del cientficoRumfordque databan de 50 aos antes.Y durante mucho tiempo ha sido una hiptesisque el calor consiste de una fuerza o potencia perteneciente a los cuerpos y Rumford fue el primero en llevar a cabo los primeros experimentos para probar esta hiptesis.Despus de unos aos Joule tambin realizo un experimento basado en un aparatocuyo funcionamiento consiste en enrollar una cuerda que sujeta unas masas sobre unas poleas hasta colocarlas a una altura determinada del suelo (figura de abajo).

Despus de una repeticin muy cuidadosa de este experimento Joule concluy lo siguiente:1) La cantidad de calor producida por la friccin entre cuerpos, sean lquidos o slidos siempre es proporcional a la cantidad de trabajo mecnico suministrado.2) La cantidad de calor capaz de aumentar la temperatura de 1 libra de agua (pesada en el vaco y tomada a una temperatura entre 55 y 60 F) por 1.8 C (1 F) requiere para su evolucin la accin de una fuerza mecnica representada por la cada de 772 lb (350.18 kg) por la distancia del pie (30.48 cm).Ms tarde volvi a realizar este mismo experimento pero en esta ocasin utilizoagua, aceite de ballena y mercurio, obteniendo que por cada libra de estos compuestos, los equivalentes mecnicos eran respectivamente iguales a 781.5, 782.1 y 787.6 lb, respectivamente. De ah concluy que sin duda exista una relacin equivalente entre fuerza y trabajo.Entonces, una calora es igual a 4.187 julios y al factor de conversin de unas unidades a otras se conoce como el equivalente mecnico del calor, a menudo representado por J. As,J = 4.187 julios / caloraPor tanto, 4.187 J de energa mecnica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1 C. Se define la calora como 4.187 J sin referencia a la sustancia que se est calentando.1 cal=4.187 J

ENERGIA CALORIFICA.Laenerga calorfica (tambin energa calrica o energa trmica) es la manifestacin de la energa en forma de calor. En todos los materiales lostomos que forman susmolculas estn en continuo movimiento ya sea trasladndose o vibrando. Este movimiento implica que lostomos tengan una determinada energa cintica a la que nosotros llamamos calor o energa calorfica.Si aumentamos la temperatura a un elemento aumentamos su energa calorfica pero no siempre que aumentamos la energa calorfica de un cuerpo aumente su temperatura ya que en los cambios de fase la temperatura se mantiene. Un ejemplo grafico seria calentar un cazo de agua, poco a poco le vamos dando energa calorfica y va aumentando su temperatura, pero cuando llega a los 100C (temperatura de ebullicin) la energa calorfica que le suministramos a partir de ahora se utiliza para cambiar de fase (a gas, vapor de agua) pero no para aumentar la temperatura.Una de las principales caractersticas de la energa calorfica es que puede transmitirse de un cuerpo fro a otro ms caliente,por radiacin, conduccin y conveccin.

Laenerga calorfica por radiacinse transmite a travs de ondas electromagnticas. Es el modo con el que nos llega la energa calorfica proveniente del Sol.

Latransmisin de la energa calorfica por conduccinse experimenta cuando un cuerpo caliente est en contacto fsico con otro cuerpo caliente. La energa se transmite siempre del cuerpo caliente al cuerpo fro. Si ambos cuerpos estn a la misma temperatura no hay transferencia energtica. Cuando tocamos un trozo de hielo con la mano parte de la energa calorfica de nuestra mano se transfiere al hielo, por eso tenemos sensacin de fro.

Latransmisin de la energa calorfica por conveccinse produce cuando se trasladan lasmolculas calientes de un lado a otro. Sera el caso del viento.

Laenerga se mide en Julios(J) segn el sistema internacional, aunque cuando se trata de energa calorfica tambinse suelen utilizar las caloras(cal) que corresponde a la cantidad de energa que se necesita para elevar un grado centgrado un gramo de agua.

Una calora equivale a 4.18 julios.

ENERGIA MECNICA.

La energa mecnica es la parte de la fsica que estudia el equilibrio y el movimiento de los cuerpos sometidos a la accin de fuerzas.Hace referencia a las energas cintica y potencial.Energa cintica. Se define como la energa asociada al movimiento. sta energa depende de la masa y de la velocidad segn la ecuacin:Ec= m . v2Con lo cual un cuerpo de masamque lleva una velocidadvposee energa.Energa potencial. Se define como la energa determinada por la posicin de los cuerpos. Esta energa depende de la altura y el peso del cuerpo segn la ecuacin:Ep= m . g . h = P . hCon lo cual un cuerpo de masamsituado a una alturah(se da por hecho que se encuentra en un planeta por lo que existe aceleracin gravitatoria) posee energa. Debido a que esta energa depende de la posicin del cuerpo con respecto al centro del planeta se la llama energa potencial gravitatoria.Tipos de energa potencial.Elstica: la que posee un muelle estirado o comprimido.Qumica: la que posee un combustible, capaz de liberar calor.Elctrica: la que posee un condensador cargado, capaz de encender una lmpara.En algunas ocasiones un cuerpo puede tener ambas energas como por ejemplo la piedra que cae desde un edificio: tiene energa potencial porque tiene peso y est a una altura y al pasar los segundos la ir perdiendo (disminuye la altura) y posee energa cintica porque al caer lleva velocidad, que cada vez ir aumentando gracias a la aceleracin de la gravedad.Las energas cintica y potencial se transforman entre s, su suma se denomina energa mecnica y en determinadas condiciones permanece constante.Demostracin de la ecuacin de la energa mecnica.Se define energa mecnica como la suma de sus energas cintica y potencial de un cuerpo:Em= m . v2+ m . g . hPara demostrar esto hay que conocer la segunda ley de Newton: F = m . aSiendoFla fuerza total que acta sobre el cuerpo,mla masa yala aceleracin.Tambin se debe saber la cinemtica relacionada con posicin en cuerpos con aceleracin y una de sus frmulas que lo demuestran vf2= vo2+ 2 . a . xSe parte de un cuerpo que desciende por un plano inclinado liso. La fuerza que provoca la aceleracin con que desciende es la componente x del peso PxSe aplica la ley de Newton: Fx= m . a que conlleva m . g . sen b = m . aLa relacin entre las velocidades vfy vodel cuerpo cuando se encuentra a unas alturas hfy hoes:vf2= vo2+ 2 . a . x que conlleva a = (vf2 vo2)/ 2 . xAl introducir esto en la segunda ley de Newton:m . (vf2 vo2)/ 2 .x = m . g . sen bComo ho hf=x . sen b m . (vf2 vo2)/ 2 = m . g . (ho hf)y separando los momentos inicial y final: m . vo2+ m . g . ho= m . vf2+ m . g . hfEsto permite afirmar:La energa mecnica de un cuerpo en un instante del movimiento Eoes igual a la de cualquier otro Ef. La energa mecnica se mantiene constante.Conservacin de la energa mecnica.Laleyde laconservacin de la energaafirma que la cantidad total deenergaen cualquiersistema fsico aislado(sin interaccin con ningn otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energa puedetransformarseen otra forma de energa. En resumen, la ley de la conservacin de la energa afirma que la energa no puede crearse ni destruirse, slo se puede cambiar de una forma a otra,1por ejemplo, cuando la energa elctrica se transforma en energa calorfica en un calefactor. Em= cte.Disipacin de la energa mecnica.Si existe rozamiento en una transformacin de energa, la energa mecnica no se conserva. Por ejemplo, un cuerpo que cae por un plano inclinado perder energa mecnica en energa trmica provocada por el rozamiento.Con lo cual en un proceso semejante a ste la energa cintica inicial acabar en una energa mecnica final inferior a la otra ms el trabajo ejercido por la fuerza de rozamiento: Emo= Emf+ TfrBIBLIOGRAFA

http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/fis1522/OndasyCalor/termo1/http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/trabajo_glosario/energia_mecanica/energia_mecanica.htmhttp://energia-nuclear.net/definiciones/energia-calorifica.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa