Termodinámica
Mezcla caliente y fría
Mezcla un cuerpo caliente y uno frío; encuentra la temperatura de equilibrio.
Mezcla caliente y fría — simulación interactiva de Termodinámica. Mezcla un cuerpo caliente y uno frío; encuentra la temperatura de equilibrio. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Equilibrio térmico
Mezcla un cuerpo caliente y uno frío; encuentra la temperatura de equilibrio.
La calorimetría asume un sistema aislado: el calor perdido por el cuerpo caliente es igual al calor ganado por el frío. La temperatura final es el promedio ponderado por masa de las temperaturas iniciales cuando los calores específicos coinciden. Este preajuste usa capacidades caloríficas explícitas para hacer visible el acercamiento al equilibrio.
- Conservación de calor Q_lost = Q_gained
- T_eq ponderado por mc
Informe de investigación
Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta de conducción
Se deja caer un bloque de aluminio caliente en agua más fría. Si usa un bloque de aluminio más grande (más masa) a la misma temperatura inicial, ¿la temperatura de equilibrio final sube o baja?
Predicciones para pesar
- Un bloque caliente más grande eleva la temperatura de equilibrio final.
- Un bloque caliente más grande reduce la temperatura de equilibrio final.
- La temperatura final no depende de la masa del bloque de aluminio.
Roles variables
Lo que configuraste:
- Masa de aluminio m₂ (kg)
Lo que mides:
- Temperatura de equilibrio T_eq (K)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de mezcla caliente-fría y presione Restablecer. 1 kg de agua en 290 K (cuerpo1) se mezclará con un bloque de aluminio en 400 K (cuerpo2).
- Habilite la lectura de temperatura de equilibrio.
- Establezca la masa del bloque de aluminio para cada prueba y registre la temperatura de equilibrio.
Ecuación rectora
Temperatura de equilibrio calorimétrico — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Cuando dos cuerpos intercambian calor sin pérdidas hacia el entorno, se asientan a una temperatura promedio ponderada, ponderada por la capacidad calorífica de cada cuerpo m·c, no solo por su masa.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) usando agua m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K y aluminio c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Compare con la tabla.
- Explique por qué aumentar la masa del bloque caliente eleva la temperatura de equilibrio, aunque su calor específico (900 J/(kg·K)) es mucho menor que el del agua (4186 J/(kg·K)).
¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?
- El agua tiene un calor específico inusualmente alto en comparación con la mayoría de los materiales. Explique por qué los climas costeros tienden a tener cambios de temperatura más suaves que las zonas del interior, utilizando la misma idea de equilibrio energético que en este experimento.
- El calor perdido por el bloque de aluminio debería ser exactamente igual al calor ganado por el agua (conservación de la energía, suponiendo que no hay pérdidas hacia el entorno). Para una prueba, verifique esto usando Q = mcΔT para cada cuerpo.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- Bienvenido a la mezcla caliente-fría
- Selecciona el cuerpo frío
- Pulsa Reproducir
- Mezclando hasta una temperatura
- Abre el panel de estudio
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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