Ejercicio 10Se Suministran 5600 J De Calor A Una Pieza De Plomo De 2.5 Kg, Lo Que Eleva Su Temperatura De 10°C A 40°C. ¿Cuál Es La Capacidad Calorífica Del Plomo?
Introducción
La capacidad calorífica de un material es la cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura en 1 grado Celsius. En este ejercicio, se nos da la cantidad de calor suministrada a una pieza de plomo y la variación de temperatura, y se nos pide que encontremos la capacidad calorífica del plomo.
Datos del Problema
- Cantidad de calor suministrada: 5600 J
- Masa del plomo: 2.5 kg
- Temperatura inicial: 10°C
- Temperatura final: 40°C
Fórmula para Calcular la Capacidad Calorífica
La capacidad calorífica (c) se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
c = Q / (m * ΔT)
donde:
- c es la capacidad calorífica
- Q es la cantidad de calor suministrada
- m es la masa del material
- ΔT es la variación de temperatura
Cálculo de la Capacidad Calorífica del Plomo
Primero, debemos calcular la variación de temperatura (ΔT):
ΔT = T_final - T_inicial = 40°C - 10°C = 30°C
Ahora, podemos sustituir los valores en la fórmula:
c = Q / (m * ΔT) = 5600 J / (2.5 kg * 30°C) = 5600 J / 75 kg°C = 74.67 J/kg°C
Conclusión
La capacidad calorífica del plomo es de aproximadamente 74.67 J/kg°C. Esto significa que se necesitarían 74.67 J de calor para elevar la temperatura de 1 kg de plomo en 1°C.
Comparación con la Capacidad Calorífica de Otros Materiales
La capacidad calorífica de los materiales varía dependiendo de su composición y estructura. A continuación, se presentan algunas capacidades caloríficas de materiales comunes:
| Material | Capacidad Calorífica (J/kg°C) |
|---|---|
| Plomo | 74.67 |
| Acero | 450 |
| Aluminio | 900 |
| Agua | 4186 |
Aplicaciones de la Capacidad Calorífica
La capacidad calorífica es un parámetro importante en diversas aplicaciones, como:
- Diseño de sistemas de refrigeración
- Evaluación de la eficiencia de los sistemas de calefacción
- Análisis de la transferencia de calor en procesos industriales
- Desarrollo de materiales con propiedades térmicas específicas
Referencias
- "Física para Ingenieros" de Serway y Jewett
- "Termodinámica" de Cengel y Boles
- "Física" de Halliday, Resnick y Walker
Preguntas Frecuentes
- ¿Qué es la capacidad calorífica? La capacidad calorífica es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un material en 1 grado Celsius.
- ¿Cómo se calcula la capacidad calorífica? La capacidad calorífica se puede calcular utilizando la fórmula: c = Q / (m * ΔT), donde Q es la cantidad de calor suministrada, m es la masa del material y ΔT es la variación de temperatura.
- ¿Cuál es la capacidad calorífica del plomo?
La capacidad calorífica del plomo es de aproximadamente 74.67 J/kg°C.
¿Qué es la capacidad calorífica?
La capacidad calorífica es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un material en 1 grado Celsius. Es un parámetro importante en la termodinámica y se utiliza para describir la capacidad de un material para absorber o liberar calor.
¿Cómo se calcula la capacidad calorífica?
La capacidad calorífica se puede calcular utilizando la fórmula:
c = Q / (m * ΔT)
donde:
- c es la capacidad calorífica
- Q es la cantidad de calor suministrada
- m es la masa del material
- ΔT es la variación de temperatura
¿Cuál es la unidad de medida de la capacidad calorífica?
La unidad de medida de la capacidad calorífica es el J/kg°C (joules por kilogramo por grado Celsius).
¿Cuál es la capacidad calorífica del agua?
La capacidad calorífica del agua es de aproximadamente 4186 J/kg°C.
¿Cuál es la capacidad calorífica del plomo?
La capacidad calorífica del plomo es de aproximadamente 74.67 J/kg°C.
¿Cuál es la capacidad calorífica del acero?
La capacidad calorífica del acero es de aproximadamente 450 J/kg°C.
¿Cuál es la capacidad calorífica del aluminio?
La capacidad calorífica del aluminio es de aproximadamente 900 J/kg°C.
¿Por qué es importante la capacidad calorífica en la ingeniería?
La capacidad calorífica es importante en la ingeniería porque se utiliza para diseñar sistemas de refrigeración, calefacción y transferencia de calor. También se utiliza para evaluar la eficiencia de los sistemas y para desarrollar materiales con propiedades térmicas específicas.
¿Cómo se utiliza la capacidad calorífica en la industria?
La capacidad calorífica se utiliza en la industria para diseñar y optimizar procesos de producción, como la fabricación de alimentos, la extracción de petróleo y la generación de energía.
¿Qué es la diferencia entre la capacidad calorífica y la conductividad térmica?
La capacidad calorífica es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un material en 1 grado Celsius, mientras que la conductividad térmica es la capacidad de un material para transferir calor a través de su superficie.
¿Cuál es la relación entre la capacidad calorífica y la conductividad térmica?
La capacidad calorífica y la conductividad térmica están relacionadas, ya que un material con una alta capacidad calorífica también tendrá una alta conductividad térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica específica?
La capacidad calorífica específica es la capacidad calorífica de un material por unidad de masa.
¿Qué es la capacidad calorífica molar?
La capacidad calorífica molar es la capacidad calorífica de un material por mol.
¿Qué es la capacidad calorífica volumétrica?
La capacidad calorífica volumétrica es la capacidad calorífica de un material por unidad de volumen.
¿Qué es la capacidad calorífica superficial?
La capacidad calorífica superficial es la capacidad calorífica de un material por unidad de superficie.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema?
La capacidad calorífica de un sistema es la capacidad calorífica de todos los componentes del sistema.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de equilibrio?
La capacidad calorífica de un material en un estado de equilibrio es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de equilibrio térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de no equilibrio?
La capacidad calorífica de un material en un estado de no equilibrio es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de no equilibrio térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de equilibrio?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de equilibrio es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de equilibrio térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de no equilibrio?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de no equilibrio es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de no equilibrio térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de flujo?
La capacidad calorífica de un material en un estado de flujo es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de flujo térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de flujo?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de flujo es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de flujo térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de turbulencia?
La capacidad calorífica de un material en un estado de turbulencia es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de turbulencia térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de turbulencia?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de turbulencia es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de turbulencia térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de convección?
La capacidad calorífica de un material en un estado de convección es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de convección térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de convección?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de convección es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de convección térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de radiación?
La capacidad calorífica de un material en un estado de radiación es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de radiación térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de radiación?
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¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de combinación?
La capacidad calorífica de un material en un estado de combinación es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de combinación de diferentes estados térmicos.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de combinación?
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¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de transición?
La capacidad calorífica de un material en un estado de transición es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de transición térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de transición?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de transición es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de transición térmica.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de equilibrio dinámico?
La capacidad calorífica de un material en un estado de equilibrio dinámico es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de equilibrio dinámico térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de equilibrio dinámico?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de equilibrio dinámico es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de equilibrio dinámico térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de no equilibrio dinámico?
La capacidad calorífica de un material en un estado de no equilibrio dinámico es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de no equilibrio dinámico térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de no equilibrio dinámico?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de no equilibrio dinámico es la capacidad calorífica del sistema cuando se encuentra en un estado de no equilibrio dinámico térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un material en un estado de flujo dinámico?
La capacidad calorífica de un material en un estado de flujo dinámico es la capacidad calorífica del material cuando se encuentra en un estado de flujo dinámico térmico.
¿Qué es la capacidad calorífica de un sistema en un estado de flujo dinámico?
La capacidad calorífica de un sistema en un estado de flujo dinámico es la