Calor y Termodinámica energia interna en un calorimetro
#1
hola profe este tema es mas toerico pero me encontre con un problema que relacionaba energia interna y calorimetria y me confundio. Osea yo nunca me habia planteado en un ejercicio que pasaba con U. El problema es este:
un calorimetro de cpacidad calorifica despreciable contiene 300 g de agua en estado liquido en equilibrio con 75g de hielo. A esta mezcla se le agrega una masa de zinck a 360°C (solido). Cuando se alcanza la Tde equilibrio, que es 15°C. se puede afirmar que:
* U hielo>0; U agua >0; U zinc>0
* U hielo>0; U agua <0; U zinc<0
* U hielo<0; U agua >0; U zinc<0
* U hielo + U agua+ U zinc>0
* U hielo+ U agua+ U zinc=0..esta es la correcta pero no entiendo porque
* U hielo+ U agua + U zinc<0
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#2
Hola Noelia,

Primero aclaro que nosotros rarísimamente calculamos valores de energía interna (tendrían que darnos datos de energía interna inicial, en muy pocos problemas vi eso), sino que siempre calculamos VARIACIONES de energía interna. Es decir, DIFERENCIAS entre la energía interna en un estado y en otro.

En este problema que mencionás, en todos los lugares donde dice "U", debería leerse "DeltaU", porque si no, sería imposible de calcular, y además no se sabría cuál energía interna se pide, si la inicial o la final.

Lo que se pide es DeltaU, donde DeltaU = Ufinal - Unicial, es decir el CAMBIO de energía interna.

Yendo concretamente al problema: ese ejercicio debería aclarar si el recipiente es adiabático. Supongo que sí, porque si no, habría que saber cuánto calor se intercambia con el medio. Bueno, si el recipiente es adiabático, Q(total) = 0

Además, habría que suponer que el calorímetro es rígido (esto es algo razonable), entonces: L(total) = 0 (no se expande ni comprime el recipiente).

Y entonces, simplemente se aplica el 1er. principio al sistema TOTAL (hielo + agua+zinc):

DeltaU(total)= Q(total) - L(total)
DeltaU(total) = 0 - 0 = 0

Y como DeltaU(total) = DeltaU(hielo) + DeltaU(agua) + Deltau(zinv), entonces queda que la suma de las tres variaciones es cero. Esa es la opción verdadera.

Y las otras opciones son muy fáciles de descartar, si aplicás el 1er. principio a cada sustancia por separado. Por ejemplo:

DeltaUhielo = Qhielo - Lhielo

El hielo se FUNDE (la Tfinal = 15°C, así que se tiene que fundir, y luego cuando ya es agua, calentarse), por lo tanto ABSORBE calor así que Qhielo > 0. El trabajo intercambiado por el hielo es despreciable, ya que sólo pasa de sólido a líquido, así que el cambio de volumen es muy pequeño; o sea, Lhielo = 0.

Y ahí, sale automáticamente , sale que DeltaUhielo > 0.

De manera análoga salen las otras variaciones... el zinc pierde calor (y su volumen mucho no cambia tampoco), entonces queda DeltaUzinc < 0.

(Como ninguna de las sustancias es un gas, ni pasa al estado gaseoso, entonces se desprecian los trabajos).

Espero haber sido clara, si no, avisáme.

Saludos,
Miriam
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#3
si se entiende. Gracias!
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