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Compara la energía potencial gravitatoria y el calor para cambios en un cuerpo de plomo (5513)

Sábado 3 de agosto de 2019, por F_y_Q

Indica qué requiere mayor transferencia de energía: levantar un cuerpo de plomo de 5 kg desde el suelo hasta una altura de 10 m a velocidad constante o aumentar la temperatura del mismo cuerpo, sabiendo que el calor específico del plomo es $0.031\ \textstyle {cal\over{g\cdot ^oC}}$ .

Dato: 1 cal = 4.18 J.

Primero calculas la energía potencial gravitatoria necesaria para elevar el cuerpo:

$E_P = m\cdot g\DeltaH = 5\ kg\cdot 9.8\ \frac{m}{s^2}\cdot 10\ m = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 490\ J}$

Ahora calculas el calor necesario para incrementar la temperatura del cuerpo. Mucho cuidado con las unidades porque el calor específico viene dado en cal y tienes que expresarlo en J, mientras que la masa hay tienes que expresarla en gramos. Usa la equivalencia entre cal y J como factor de conversión:

$Q = m\cdot c_e\DeltaT = 5\cdot 10^3\ \cancel{g}\cdot 0.031\ \frac{\cancel{cal}}{\cancel{g}\cdot \cancel{^oC}}\cdot 1\ \cancel{^oC}\cdot \frac{4.18\ J}{1\ \cancel{cal}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 648\ J}$

Debes concluir que es mayor la energía necesaria para calentar el cuerpo que la necesaria para elevarlo.