En el simulador se representa un sistema que consta de dos recipientes que pueden intercambiar calor entre sí pero no con el exterior, es decir un sistema aislado.

Los termómetros introducidos en cada recipiente son "no invasivos", es decir que la cantidad de calor que intercambian con el agua es despreciable.

¿A qué llamamos equilibrio térmico?

Cuando ponemos en contacto dos cuerpos que están a diferentes temperaturas, se observa que el cuerpo caliente disminuye su temperatura mientras que el cuerpo frío la aumenta. Si dejamos evolucionar el sistema el tiempo suficiente, llega un momento en el que las temperaturas de los dos cuerpos se han igualado, por lo que cesa el intercambio de energía.

• A este estado se le conoce como equilibrio térmico.
• A la temperatura final la llamamos temperatura de equilibrio ($T_e$)

La cantidad de calor que intercambia un cuerpo depende de:

• su masa m
• de su calor específico c (para el agua 4186 J/(kg·K))
• de la variación de la temperatura ΔT

La ecuación que relaciona estas variables es:

En un sistema aislado, el calor perdido por un cuerpo es igual al ganado por el otro:

Además, la velocidad a la que cambian las temperaturas depende de la diferencia térmica: cuanto mayor sea, más rápido se transfiere calor. A medida que se acercan al equilibrio, el proceso de intercambio de calor se ralentiza.

Actividad 1: Influencia de la masa

Objetivo: comprobar cómo afecta la masa de cada parte a la temperatura de equilibrio.

Procedimiento:

1. Fija las temperaturas iniciales, por ejemplo:
◦ Para la masa m1: 80 ºC
◦ Para la masa m2: 20 ºC
2. Mantén una de las masas fija (por ejemplo m2) y varía la otra.
3. Realiza al menos 4 ensayos.
4. Registra los datos en la tabla.

Actividad 2: Influencia de la diferencia de temperaturas

Objetivo: estudiar cómo afecta la diferencia inicial de temperaturas al tiempo y rapidez del proceso.

Procedimiento:

1. Mantén constantes las masas.
2. Realiza 4 ensayos con diferencias de temperatura pequeñas y grandes.
3. Observa la forma de las gráficas y el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio.

Observaciones sobre la gráfica del ensayo 1:

Observaciones sobre la gráfica del ensayo 2:

Observaciones sobre la gráfica del ensayo 3:

Observaciones sobre la gráfica del ensayo 4:

Contesta a las siguientes preguntas:

• ¿Cuándo se alcanza el equilibrio más rápido, con poca o mucha diferencia de temperaturas?
• ¿Cómo es la curva T–t al inicio?
• ¿La velocidad del cambio es constante?

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