2.2.2.- El motor s'escalfa
|
|||||||||||||||||||||
Tal com heu vist, els motors aprofiten al voltant d'un 20 % de l'energia subministrada pel combustible. Part de l'energia dissipada es transfereix a l'aire pel tub d'escapament, però una bona part produeix un increment de temperatura a les diverses parts mecàniques del motor. Cal doncs un sistema de refrigeració que pugui mantenir la temperatura del motor en un rang adequat per a un correcte funcionament d'aquest.
El circuit de refrigeració d'un cotxe conté aigua, que és una substància idònia per dur a terme aquesta funció. L'aigua és capaç d'absorbir una gran quantitat de calor sense que experimenti un gran canvi de temperatura. D'altres substàncies, per a absorbir la mateixa quantitat de calor, necessitarien experimentar un canvi de temperatura elevat; canvi que podria dur a la substància a una temperatura molt propera a la del motor, moment en què la substància deixaria de refredar el motor.
Si recordeu la unitat anterior, es definia la inèrcia com la resistència que experimenta un cos a canviar el seu estat de moviment. Així mateix, es pot definir una inèrcia tèrmica, anomenada calor específica o capacitat calorífica específica,
, que indica la resistència que mostra una substància a experimentar canvis de temperatura.L'aigua té una capacitat calorífica elevada, fet que possibilita que una petita quantitat pugui absorbir una gran quantitat de calor sense un increment important de la temperatura.
Qüestions
48 Antigament, a les nits, per escalfar-se es posava a dins del llit, a tocar dels peus, una bossa amb aigua calenta. Expliqueu-ho en termes de calor i energia.
49 Un dia a l'estiu, ja entrada la nit, us passegeu per la platja descalços. La sorra de la platja la noteu freda i, en canvi, l'aigua del mar encara és nota calenta. Per què?
49 Un dia a l'estiu, ja entrada la nit, us passegeu per la platja descalços. La sorra de la platja la noteu freda i, en canvi, l'aigua del mar encara és nota calenta. Per què?
Activitat 6 Escalfar
Utilitzeu un escalfador elèctric d'immersió per escalfar una quantitat determinada d'aigua, aïllada tèrmicament dels voltants. Mesureu l'increment de temperatura i calculeu la capacitat calorífica específica de l'aigua.
Entre el motor i l'aigua hi ha una diferència de temperatura, diferència que tendeix a disminuir gràcies a la transferència d'energia entre el motor i l'aigua. La quantitat de calor transferida no depèn tan sols de la diferència de temperatura, sinó que també ha de dependre de la quantitat de substància, d'aigua en aquest cas. Així
 |
(20) |
Exemple Resolt
Quina quantitat de calor es necessita per elevar la temperatura de 3 kg de coure en 20ºC?
Dada: c(Coure) = 0,386 kJ·kg-1·ºC-1
Dada: c(Coure) = 0,386 kJ·kg-1·ºC-1
Qüestions
50 Imagineu que poseu 1 litre d'aigua un cert temps al foc i que la seva temperatura augmenta 2ºC. Si poseu 2 l d'aigua al mateix foc i durant el mateix temps, quin serà l'increment de temperatura? 
51 Una persona amb una dieta normal ingereix i gasta 2000 KCal al dia. L'energia que utilitza el seu cos acaba desprenent-se en forma de calor. Quants Joules desprèn per segon?
52 Un quilogram d'aigua es refreda des de 100ºC fins a 80ºC en 2 minuts. Si la capacitat calorífica específica de l'aigua en aquest interval de temperatura és 4200 J·kg-1·ºC-1, calculeu l'energia perduda per l'aigua i la potència mitjana transferida des de l'aigua. On va a parar aquesta energia?
53 Un dipòsit aïllat conté 2 kg d'aigua a 20ºC i se li afegeixen 500 g d'aigua a 90ºC. L'aigua calenta cedeix energia a la freda fins que s'igualen les temperatures. Quina temperatura tindrà la mescla quan s'arribi a l'equilibri tèrmic?
54 Per a refredar una peça d'alumini de 200g que estava a 95ºC s'utilitza aigua a 15ºC. Quina quantitat d'aigua caldrà si la temperatura final de l'alumini ha de ser de 25ºC? Si la peça d'alumini es posa dins d'un recipient amb un litre d'aigua a 15ºC quina temperatura agafarà?
51 Una persona amb una dieta normal ingereix i gasta 2000 KCal al dia. L'energia que utilitza el seu cos acaba desprenent-se en forma de calor. Quants Joules desprèn per segon?
52 Un quilogram d'aigua es refreda des de 100ºC fins a 80ºC en 2 minuts. Si la capacitat calorífica específica de l'aigua en aquest interval de temperatura és 4200 J·kg-1·ºC-1, calculeu l'energia perduda per l'aigua i la potència mitjana transferida des de l'aigua. On va a parar aquesta energia?
53 Un dipòsit aïllat conté 2 kg d'aigua a 20ºC i se li afegeixen 500 g d'aigua a 90ºC. L'aigua calenta cedeix energia a la freda fins que s'igualen les temperatures. Quina temperatura tindrà la mescla quan s'arribi a l'equilibri tèrmic?
54 Per a refredar una peça d'alumini de 200g que estava a 95ºC s'utilitza aigua a 15ºC. Quina quantitat d'aigua caldrà si la temperatura final de l'alumini ha de ser de 25ºC? Si la peça d'alumini es posa dins d'un recipient amb un litre d'aigua a 15ºC quina temperatura agafarà?
Llicenciat sota la Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5 License