¿QUE ES EL EQUIVALENTE MECÁNICO DEL CALOR? - EXPERIMENTO DE JOULE

PROFE JN El canal del ingeniero

18 Mar 202106:56

Summary

TLDREn este vídeo se explica el equivalente mecánico del calor, mostrando un experimento de Yul con agua en un contenedor aislado y una rueda de paletas impulsada por bloques caídos. Se calcula que la pérdida de energía potencial de los bloques es igual al trabajo realizado por la rueda sobre el agua, lo que aumenta la temperatura del agua por fricción. Se usa la relación encontrada por Yul entre pérdida de energía mecánica, masa del agua y aumento de temperatura para demostrar el equivalente mecánico del calor, que es 4.186 joules/caloría. Se resuelve un ejercicio práctico para calcular el aumento de temperatura del agua al caer los bloques.

Takeaways

🔧 El equivalente mecánico del calor es un concepto que explica cómo la energía mecánica se puede convertir en energía térmica.
💧 En el experimento de Yul, el calor se produce a través del trabajo realizado por una rueda de paletas giratoria impulsada por bloques caídos.
📉 La pérdida de energía potencial de los bloques caídos es igual al trabajo realizado por la rueda de paletas sobre el agua.
🔢 Se asume que la pérdida de energía en los cojinetes y a través de las paredes es despreciable.
📉 La pérdida de energía mecánica es proporcional al producto de la masa del agua y el aumento de temperatura del agua.
🔄 La constante de proporción encontrada por Yul es de 4.18 julios por cada gramo y por cada grado centígrado.
🌡️ El equivalente mecánico del calor indica que una caloría de energía térmica es igual a 4.186 julios de energía mecánica.
📚 El ejercicio del vídeo nos guía a calcular el aumento de temperatura del agua usando la energía potencial y el trabajo realizado.
📐 La energía potencial almacenada en los bloques es calculada multiplicando la masa por la gravedad y la altura a la que caen.
🔥 El calor generado por la rueda de paletas es igual a la energía potencial convertida, y se calcula a través de la masa del agua, su calor específico y el cambio de temperatura.
⏫ El resultado del ejercicio muestra que un incremento de temperatura de 0.105 grados centígrados se produce en el agua debido al trabajo realizado por los bloques.

Q & A

¿Qué es el equivalente mecánico del calor?
-El equivalente mecánico del calor es la relación entre la energía térmica y la energía mecánica. Se establece que una caloría de energía térmica es igual a 4.186 julios de energía mecánica.
¿Qué es el experimento más famoso de James Prescott Joule?
-El experimento más famoso de James Prescott Joule es el que se describe en el guion, donde utiliza un contenedor de agua y una rueda de paletas giratoria impulsada por bloques que caen para demostrar la relación entre la energía mecánica y la energía térmica.
¿Cómo se mide la pérdida de energía potencial en el experimento de Joule?
-La pérdida de energía potencial se mide como la energía que los bloques pierden al caer, que es igual al trabajo invertido por la rueda de paletas sobre el agua.
¿Cuál es la constante proporcional que encontró Joule entre la pérdida de energía mecánica y la temperatura del agua?
-Joule encontró que la pérdida de energía mecánica es proporcional al producto de la masa del agua y el aumento de temperatura, con una constante de 4.18 julios por cada gramo y por cada grado centígrado.
¿Cómo se calcula la energía potencial en el experimento de Joule?
-La energía potencial en el experimento de Joule se calcula multiplicando la masa de los bloques por la gravedad y por la altura a la que caen los bloques.
¿Cuál es la relación entre la energía mecánica y la energía térmica en el experimento?
-En el experimento, la energía mecánica obtenida de los bloques en movimiento se convierte en trabajo, que a su vez se traduce en calor producido por la fricción entre las paletas y el agua.
Si los bloques caen una distancia de 3 metros, ¿cuál es el aumento en la temperatura del agua?
-El aumento en la temperatura del agua después de que los bloques caen una distancia de 3 metros es de 0.105 grados centígrados.
¿Cuál es la masa de agua utilizada en el ejercicio propuesto en el guion?
-La masa de agua utilizada en el ejercicio es de 200 gramos, que es equivalente a 0.2 kilogramos.
¿Cuál es la masa de cada uno de los bloques en el ejercicio?
-La masa de cada uno de los bloques en el ejercicio es de 15 kilogramos.
¿Cómo se determina la cantidad de calor que se produce en el agua?
-La cantidad de calor que se produce en el agua se determina por la masa del agua multiplicada por el calor específico del agua y por el cambio de temperatura.
¿Qué significa el calor específico del agua y cómo se mide?
-El calor específico del agua es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de un kilogramo de agua en un grado centígrado. Se mide en julios por kilogramo y por grado centígrado.