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Tenemos dos recipientes con el mismo tipo de ácido, a la misma concentración y en igualdad de volumen y temperatura. En cada uno de ellos, sumergimos un muelle. En el recipiente uno, un muelle sin tensar, en el recipiente otro muelle, pero este mismo tenso. Según el principio de conservación de energía, al disolverse dichos objetos, pese a tener la misma masa uno de ellos tiene más energía (Energía potencia elástica), con lo cual al quedar ambos disueltos en ácido, uno de los recipientes contendrá más energía.
¿Qué tipo de energía estamos hablando?
¿Existe alguna forma de cuantificarla matemáticamente antes de obtener un resultado experimental?


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preguntado el 11/06/11 a las 19:23

losuaves's gravatar image

losuaves
255


Tu muelle, microscópicamente, es una red cristalina de átomos del metal que sea. El enlace metálico que une los átomos es tal que cada uno de ellos está en un pozo de potencial. Cuando comprimes el muelle, estás obligando a cada átomo a subir un poco por la pared de su pozo de potencial (por eso el muelle quiere volver a su forma original, y por eso la fuerza con que quiere volver es proporcional al desplazamiento --pues el mínimo de una curva, mirado suficientemente cerca, siempre parece una parábola).

Cuando tu ácido en disolución reacciona con el metal del muelle que no está tenso, para liberar un átomo del metal tiene que aportarle la energía suficiente para sacarlo de su pozo de potencial (para romper el enlace metálico, vaya). Cuando reacciona con un átomo del muelle que está comprimido, como éste ha subido un poco por la pared de su pozo de potencial, la energía que hace fala para desprenderlo es menor. Ese ahorro energético, al suceder la reaccion química con el ácido, se traduce en que los resultantes de la reacción salen de ésta con un extra de energía cinética. Así, la disolución en la que metiste el muelle comprimido acabará más caliente: El calor extra que tiene es la misma cantidad que la energía mecánica que había en el muelle. Y como dice bien MiGUi, se ha disipado en la disolución.

respondido el 12/06/11 a las 09:05

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Jorge
1118210

Para comprimir el muelle necesitas aplicar una fuerza. Esa fuerza está balanceada con aquello que lo comprime, balanceada de forma exacta además, ya sabes: ley de acción y reacción. Es decir, el muelle en sí almacena energía que previamente se le ha suministrado de algún modo. No puedes tener un muelle comprimido sin más, sin ninguna fuerza aplicada sobre él, y que se descomprima creando trabajo. De lo contrario, viene la policía termodinámica y te lleva preso.

En un muelle estamos hablando de energía potencial mecánica, en todo caso. Esa energía es susceptible de ser convertida en trabajo mecánico que, mediante algún cacharro, se puede convertir en otro tipo de energía, por ejemplo, eléctrica.

Ahora al meollo.

Estamos ante un caso evidentemente de fuerzas disipativas, es una situación no conservativa. Por tanto,
la energía mecánica no es constante con el tiempo. En este caso no tiene sentido, por lo tanto, establecer que en la situación final tiene que haber la misma energía mecánica que al principio. Esa energía se habrá convertido de algún modo y dado al medio, y como existen fuerzas disipativas, no es susceptible de realizar ningún tipo de trabajo.

respondido el 11/06/11 a las 20:04

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MiGUi
1816114

Esta pregunta me llegó con la lectura del libro 100 preguntas de Issac Asimov. En la pregunta 78, él pone un ejemplo de conservación de energía: "Si empezamos con dos soluciones ácidas a la misma temperatura y disolvemos en una de ellas un muelle distendido y en la otra un muelle tenso (por lo demás idénticos), la segunda solución tendrá al final una temperatura mayor que la primera." Según el primer principio de la termodinámica o conservación de la energía, la energía que has aplicado al muelle, se conserva en el muelle al bloquearlo. Con lo que al sumergirlo en ácido, el ácido va reaccionando con el metal tenso, que tiene una energía mecánica que el otro muelle (el no tenso) no tiene. Dicha energía no puede desaparecer porqué si. ¿Cómo se puede demostrar matemáticamente?

( el 11/06/11 a las 20:19) losuaves losuaves's gravatar image

Yo entiendo que el muelle que está tenso, transformará su energía en cinética en cuanto el ácido actúe de forma traumática (el muelle se mueve y adapta la posición del otro). Así, al final, en los dos recipientes habrá la misma energía

respondido el 12/06/11 a las 01:53

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GMG
152

editado el 12/06/11 a las 01:55

1

Voy a planteártelo mejor. Tenemos dos recipientes con el mismo ácido y las mismas características del mismo. En uno ponemos un muelle en vertical, está sin tensar y totalmente cubierto por el ácido. Ahora ponemos el otro muelle en el segundo recipiente, pero en horizontal, pero vaya, no nos cabe. Aplicamos fuerza sobre el muelle para meterlo en el recipiente, y como es más estrecho el recipiente que la longitud del muelle, este queda en tensión hasta que queda totalmente disuelto (no puede destensarse, y además, conforme se iba disolviendo, perdía energía). Al comunicar una fuerza al muelle, hemos usado un trabajo para tensarlo (energía), y este se queda acumulado en el muelle, el cual se disuelve. Esa energía no ha desaparecido, se ha transmitido. ¿Cómo la cuantificamos?

( el 12/06/11 a las 02:41) losuaves losuaves's gravatar image
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pregunta formulada: el 11/06/11 a las 19:23

pregunta vista: 1,521 veces

última actualización: el 12/06/11 a las 09:05

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