Treball i calor com a transferències d'energia
Prems el fre de la bici i la pastilla s'escalfa sense que ningú la toqui amb una flama. Recolzes les mans fredes en una tassa de xocolata calenta i de seguida les notes millor. En tots dos casos alguna cosa ha guanyat energia, però no de la mateixa manera: una vegada per una força, l'altra per una diferència de temperatura. Aquestes són les dues úniques portes per les quals l'energia entra o surt d'un sistema.
Dues formes de transferir energia: treball i calor
Fregues enèrgicament les mans durant deu segons i notes que augmenten de temperatura; després toques un radiador calent i experimentes la mateixa sensació tèrmica. Si el resultat final a les teves mans és el mateix, de quines dues maneres diferents pot un cos intercanviar energia amb l'entorn?
La Irene baixa una costa llarga amb la bici i prem el fre gairebé tota l'estona. En arribar a baix toca amb compte la pastilla de fre i nota que està calenta. a)…
La Irene baixa una costa llarga amb la bici i prem el fre gairebé tota l'estona. En arribar a baix toca amb compte la pastilla de fre i nota que està calenta.
- a) L'energia ha arribat a la pastilla mitjançant un treball o mitjançant una calor?
- b) Quina força ha realitzat aquesta transferència d'energia?
En Marc té les mans fredes i les recolza a la tassa de xocolata calenta de la seva germana. Al cap de poca estona nota les mans molt millor. a) Han rebut energia les…
En Marc té les mans fredes i les recolza a la tassa de xocolata calenta de la seva germana. Al cap de poca estona nota les mans molt millor.
- a) Han rebut energia les mans d'en Marc per treball o per calor?
- b) Quin cos ha cedit energia i quin l'ha guanyada?
Classifica cada situació segons l'energia es transfereixi per treball (actua una força) o per calor (hi ha diferència de temperatura): a) Estires una goma elàstica amb…
Classifica cada situació segons l'energia es transfereixi per treball (actua una força) o per calor (hi ha diferència de temperatura):
- a) Estires una goma elàstica amb els dits.
- b) Una paella freda sobre la vitroceràmica encesa.
- c) La batedora remou el suc amb força.
- d) T'escalfes les mans acostant-les a una foguera.
- e) Et fregues les mans entre si per entrar en calor.
La unitat comuna: el joule
En el Sistema Internacional, tant el treball com la calor es mesuren en joules ($\text{J}$), la mateixa unitat que l'energia. Explica amb les teves paraules per què té…
En el Sistema Internacional, tant el treball com la calor es mesuren en joules ($\text{J}$), la mateixa unitat que l'energia. Explica amb les teves paraules per què té sentit que les tres coses comparteixin unitat.
En un experiment clàssic com el de Joule, un pes de $4\ \text{kg}$ cau i fa girar unes paletes que remouen l'aigua d'un recipient, com es mostra a la figura. Pren…
En un experiment clàssic com el de Joule, un pes de $4\ \text{kg}$ cau i fa girar unes paletes que remouen l'aigua d'un recipient, com es mostra a la figura. Pren $g = 10\ \text{m/s}^2$, de manera que el pes estira la corda amb una força de $40\ \text{N}$.
- a) Si el pes descendeix $1,5\ \text{m}$, calcula el treball que realitza sobre les paletes en una caiguda.
- b) El pes es puja i es torna a deixar anar $25$ vegades. Quant de treball s'ha transferit a l'aigua en total?
- c) En què s'ha convertit aquest treball dins del recipient? Explica quina equivalència entre treball i calor il·lustra aquest experiment.
El primer principi: l'energia mai no desapareix
Llances una moneda perquè llisqui sobre una taula llisa: es frena fins a aturar-se i, si mesures amb un termòmetre infraroig molt precís, tant la taula com la moneda han pujat unes centèsimes de grau. On ha anat a parar exactament l'energia de moviment que tenia la moneda?
Un cotxe que circulava a $90\ \text{km/h}$ frena fins a aturar-se. L'energia que portava el cotxe, ha desaparegut? Explica on ha anat a parar segons el primer principi…
Un cotxe que circulava a $90\ \text{km/h}$ frena fins a aturar-se. L'energia que portava el cotxe, ha desaparegut? Explica on ha anat a parar segons el primer principi de la termodinàmica.
Digues si la frase és vertadera o falsa i corregeix la idea: «Quan tiro un glaçó al refresc, el fred del glaçó passa al refresc i per això es refreda».
Digues si la frase és vertadera o falsa i corregeix la idea: «Quan tiro un glaçó al refresc, el fred del glaçó passa al refresc i per això es refreda».
Balanços d'energia
Un sistema rep $500\ \text{J}$ de treball del seu entorn i, alhora, cedeix $200\ \text{J}$ en forma de calor a l'ambient, com es mostra a la figura. a) Calcula en quant…
Un sistema rep $500\ \text{J}$ de treball del seu entorn i, alhora, cedeix $200\ \text{J}$ en forma de calor a l'ambient, com es mostra a la figura.
- a) Calcula en quant ha variat l'energia del sistema.
- b) Explica què significa el signe del resultat: el sistema acaba amb més o amb menys energia?
En la combustió de la gasolina d'un dipòsit s'alliberen $20\,000\ \text{J}$ d'energia química. D'aquests, les rodes del cotxe reben $6000\ \text{J}$ de treball útil, com…
En la combustió de la gasolina d'un dipòsit s'alliberen $20\,000\ \text{J}$ d'energia química. D'aquests, les rodes del cotxe reben $6000\ \text{J}$ de treball útil, com es mostra a la figura.
- a) Calcula quanta energia es perd en forma de calor.
- b) Quin percentatge de l'energia del combustible s'aprofita com a treball?
- c) Indica per on surt la calor del cotxe i explica per què aquest balanç no contradiu el primer principi encara que «es perdi» energia.