Concetti Chiave
- Il lavoro del trapano è calcolato utilizzando la potenza di 500W per 120 secondi, risultando in 60kJ.
- L'80% dell'energia meccanica viene convertito in energia termica, equivalente a 48kJ, che riscalda la piastra.
- L'innalzamento della temperatura del metallo è calcolato utilizzando la formula Q=mcΔt, risultando in 126°C.
- Si assume che la piastra di rame non sia inizialmente vicina a temperature elevate per evitare il rischio di fusione.
- La formula di calorimetria utilizzata non è valida durante i cambiamenti di fase, come al punto di fusione del rame.
{etRating 2}Si impiega una potenza di
[math]500W[/math]
per [math]2 min [/math]
per forare una piastra di rame di massa [math]1kg[/math]
e calore specifico [math]0,38 (kJ)/(kg \cdot C)[/math]
. Per l'80% l'energia meccanica impiegata si converte in energia termica che va a riscaldare la piastra. Calcolare l'innalzamento di temperatura del metallo. (R=125°C) Conoscendo la potenza è il tempo, ottieni subito il lavoro del trapano.
Infatti la potenza è definita come
[math]P=\frac{DeltaL}{Deltat}[/math]
Perciò il nostro lavoro risulta essere uguale a
[math]L=P \cdot t=500W \cdot 120sec=6 \cdot 10^4J=60kJ[/math]
L'80% di questo lavoro si trasforma in calore, e possiamo quindi calcolare anche questo, il che equivale a trovare i
[math]4/5[/math]
di [math]60kJ[/math]
, ovvero
[math]48kJ[/math]
Questo calore quindi va ad innalzare la temperatura della piastra secondo la nota legge
[math]Q=mcDeltat[/math]
In questo caso la nostra incognita è la variazione di temperatura, che possiamo quinid esprimere come
[math]Deltat=Q/(mc)[/math]
Sostituendo i valori numerici
[math]Deltat=48/(1 \cdot 0,38)=126,3[/math]
Perciò possiamo dire che l'innalzamento della temperatura del metallo è di
[math]126 C[/math]
Ovviamente abbiamo supposto che il rame si trovi a una tempratura iniziale non elevata: se infatti la lastra si trovasse a una tempratura prossima ai
[math]1000[/math]
Celsius, bisogna stare attenti perchè un ulteriore fornitura di calore porterebbe il metallo a [math]1084[/math]
gradi, punto di fusione del rame, e si sa che l'equazione fondamentale della calorimetria non è valida durante i cambiamenti di fase.
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