Movimiento que provoca una sustancia sobre un objeto al intercambiar energía (5734)

, por F_y_Q

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Una sustancia que sufre un proceso cíclico continuo durante el cual recibe 2.5 kJ de calor de una fuente externa y cede 1.5 kJ de calor al medioambiente. La sustancia recibe un trabajo eléctrico de 43 \ W\cdot s mientras mueve verticalmente un objeto de 3 kg. ¿Qué distancia se mueve el objeto y en qué sentido?

P.-S.

La energía (en la forma que sea) que recibe el sistema debe ser considerada POSITIVA, mientras que la que cede el sistema es NEGATIVA. El balance de energía para la sustancia es, por lo tanto:

2.5 kJ + 43 J - 1.5 kJ = 43\ J + 1\ kJ = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 1\ 043\ J}}

Observa que las unidades no son iguales porque el trabajo eléctrico son julio y no kilojulios.

Esta energía será igual al trabajo que desarrolla la sustancia para mover el objeto. Como el balance es positivo, la sustancia realizará el trabajo sobre el objeto para que la variación total de la energía de la sustancia sea CERO. No puedes olvidar que es un proceso cíclico.

E_T = E_P = m\cdot g\cdot h\ \to\ \color[RGB]{2,112,20}{\bm{h = \frac{E_T}{mg}}}

Sustituyes los datos y calculas:

h = \frac{1\ 043\ J}{3\ kg\cdot 9.8\ \frac{m}{s}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 35.5\ m}}


El objeto asciende porque debe aumentar su energía potencial en la medida que la sustancia cede su exceso de energía en forma de trabajo.