“Equilibrio Térmico”

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE MONCLOVA EJERCITO MEXICANO.

TOPICOS SELECTOS DE FISICA 
Equilibrio térmico

Ing. Electrónica
Turno nocturno
II Semestre

Profesor: M.A.L Andrés Eduardo Ortiz Valdés
 

Integrantes:
Cristobal Efrén Moreno García
Joaquín Alonso Gutiérrez Cepeda
Javier Aldair Vázquez Carreón
Juan Antonio Amaya Peña





Monclova Coahuila                                  

Introducción 
En este proyecto el tema a tratar será de “Equilibrio Térmico” en el cual su propósito es igualar las temperaturas de dos volúmenes, ya que en sus condiciones iniciales presentan diferentes temperaturas, que al estar en contacto se debe regular la temperatura.

 Para esto se usará tres volúmenes de agua a distinta temperatura en tres recipientes los cuales se van a mesclar para así dar como resultado una temperatura final y demostrar el equilibrio térmico.

Primero se tendrá una de los tres volúmenes con agua a temperatura ambiente, y en esta se verterá cierta cantidad de agua caliente, para después verter el otro volumen de agua fría el cual tendrá como objetivo dar un equilibrio térmico y así volver a tener la temperatura ambiente del agua o bien teóricamente la inicial.

 Objetivos
El motivo por el cual se realizó este proyecto es para poder concluir con la unidad 2 de tópicos selectos de física, en el cual como proyecto final se aplicará uno de los temas con dicha unidad, en este caso se decidió utilizar el tema, equilibrio térmico.

Realizándolo con el fin de mejorar los conocimientos previos de la unidad, asiendo utilidad de las fórmulas de equilibrio, así como los tics para la elaboración de cálculo, búsqueda de información.

Demostrar del propio tema que es posible calcular de manera teórica los físicos vistos en la práctica.

Marco teórico

Mezcla de dos cantidades de agua

En un recipiente adiabático se ponen en contacto 750 cm³ de agua a 20°C con 250 cm³ de agua a 80°C, siendo la temperatura exterior de 50°C. ¿Cuál es la temperatura final de la mezcla?

En el primer caso, el recipiente está aislado térmicamente del exterior, por lo que la temperatura del ambiente es irrelevante. Tenemos un sistema aislado formado por las dos masas de agua. El único calor fluye de una parte del agua a la otra, pero no con el exterior. Si llamamos “1” al agua caliente originalmente y “2” a la fría, os queda la relación

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o, dicho de otra forma

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el calor que entra en el agua fría es igual al que sale de la caliente. Podemos escribir esto como

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Por otro lado, el calor que entra en el agua fría es proporcional a la diferencia de temperaturas entre la final y la inicial

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y el calor que entra en el agua caliente (que tendrá un valor negativo, porque en realidad sale) cumple la misma ley

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El calor específico del agua, c, depende poco de la temperatura, por lo que podemos suponer el mismo valor para las dos masas de agua.

Llevando esto al calor neto

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y despejando obtenemos la temperatura final

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Puesto que a este resultado se llega a partir de diferencias entre temperaturas es válido tanto para temperaturas expresadas en grados Celsius como en kelvins.

Para sustituir los valores numéricos observamos que se nos dan los volúmenes, no las masas. Sin embargo, puede suponerse que dentro del rango de temperaturas la densidad del agua permanece constante, por lo que

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Cálculos  

Se tienen 3 volúmenes de agua:

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