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Mensaje |
aimac
Nivel 6
Registrado: 22 Ago 2009
Mensajes: 283
Carrera: No especificada y Electrónica
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Buenas,
no puedo terminar de resolver este ejercicio sin violar las leyes de la termodinámica 
El problema es:
Calculo carga y energía almacenada en primer capacitor, todo perfecto, energía=1x10-3 J.
Calculo capacitor equivalente para la parte de la derecha (c2 y c3) para que no complique la situación: Ceq=3.33x10-6 F
Se cierra la llave - Para que se conserve la energía, 1x10-3 J = 0.5 x CeqTotal x ∆V2 => Sabiendo que CeqTotal (abarca todos los cap) = 2.85x10-6 F
∆V= 26.5
Y ahí es donde surge que la carga total (cuentas mediante) es menor que el inicial.
edit: link al pdf: http://materias.fi.uba.ar/6203/Download/Problemas%20y%20Laboratorio/Guias%201-3%20%202010.pdf
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koreano
Nivel 9
Registrado: 15 Jul 2010
Mensajes: 1796
Carrera: No especificada
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(...) Se cierra la llave - Para que se conserve la energía...
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Por qué?
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aimac
Nivel 6
Registrado: 22 Ago 2009
Mensajes: 283
Carrera: No especificada y Electrónica
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Porque una vez que C1 está cargado y se mueve la llave, la energía total del sistema no debería cambiar (a donde se puede ir la energía en C1 luego de cerrado la llave si el sist. es cerrado?), y debería ser igual a la U en C1
Supongamos que no se conserva la energía interna, quién estaría aportando / extrayendo energía?
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Megu*~
Nivel 8
Registrado: 21 Feb 2011
Mensajes: 712
Ubicación: Prontera
Carrera: Naval
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| aimac escribió:
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Porque una vez que C1 está cargado y se mueve la llave, la energía total del sistema no debería cambiar, y debería ser igual a la U en C1
Supongamos que no se conserva la energía interna, quién estaría aportando / extrayendo energía?
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Se conserva la carga, no la energía
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Nicolas ii
Nivel 4
Edad: 34
Registrado: 05 Jul 2009
Mensajes: 102
Ubicación: Pque chacabuco
Carrera: Civil y Industrial
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| aimac escribió:
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Supongamos que no se conserva la energía interna, quién estaría aportando / extrayendo energía?
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Esa te toca a vos, lo que puedo decirte es que vos inicialmente tenias un capacitor cargado, y al final tenes tres capacitores cargados. Si la carga se mantiene (esa si no puede ir a ningun lado, la que tenia C1 se va a repartir entre los 3 capacitores, pero no se va a escapar), que sistema pensas que va a tener mas energia? (pensá que un sistema con mucha carga próxima, posee mas energía que uno con menos, ya que te "costó" obtener esa conformación)
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aimac
Nivel 6
Registrado: 22 Ago 2009
Mensajes: 283
Carrera: No especificada y Electrónica
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Gracias a sus inmediatas respuestas pude avanzar un poco.
Con conservación de carga, el ej. parece tener sentido. Algo que me estaba complicando la vida era que, cuando se mueve la llave, C1 y el Ceq de 2 y 3, están en paralelo (y no en serie, como creí).
Lo de la energía no logro verlo bien. La pila aportó un poco de energía para la nueva conformación? O sea, en un sistema aislado, uno no simplemente obtiene mayor energía interna sin realizar trabajo o aportar calor
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koreano
Nivel 9
Registrado: 15 Jul 2010
Mensajes: 1796
Carrera: No especificada
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Yo te aconsejo que mas allá de poder justificar o no la variación de energía, si tenés que elegir entre conservación de energía o conservación de carga, que elijas lo último.
La energía se pierde en los movimientos de las cargas, es energía de campo. Como dijeron, está determinada por las distancias entre las cargas. Si vos tenés dos cargas de igual signo juntas y las soltás en el vacío, la energía potencial que tienen se va a transformar en cinética por ejemplo. Si tu sistema son las cargas, sin incluir los campos, entonces estás haciendo un intercambio de energía entre la energía cinética de las cargas (+ la energía necesaria para frenarlas, o radiación) y la energía de los campos asociados.
Un ejemplo donde se ve mas claro:
En la situación inicial tenemos una carga ![[tex]Q[/tex]](images/latex/c8eb04937fb64e00e48ea872a5cb960a791fcb3a_0.png "[tex]Q[/tex]") en ![[tex]C_1[/tex]](images/latex/c8be3e4d9a76579ea74f9686ecccb526ada216f2_0.png "[tex]C_1[/tex]") . Supongamos que ![[tex]C_1 = C_2 = C[/tex]](images/latex/7c6897e1c7b201d697f294351decf3f553000199_0.png "[tex]C_1 = C_2 = C[/tex]") . La energía potencial inicial es ![[tex]U_i = \frac{Q^2}{2C}[/tex]](images/latex/3e8eda34b082cc2dfd7f46fca9c559656c864d7c_0.png "[tex]U_i = \frac{Q^2}{2C}[/tex]") . Cuando dejamos que las cargas se distribuyan sin intervenir, vamos a tener ![[tex]Q_1 = Q_2 = \frac{Q}{2}[/tex]](images/latex/091b14b5830c7667b395cac8dc9fc4b2da221323_0.png "[tex]Q_1 = Q_2 = \frac{Q}{2}[/tex]") por la simetría del problema. Sin embargo, la energía es: ![[tex]U_f = \frac{Q^2}{8C} + \frac{Q^2}{8C} = \frac{Q^2}{4C}[/tex]](images/latex/fd8dad2214b31f44a5008071583cb4230e1ae82e_0.png "[tex]U_f = \frac{Q^2}{8C} + \frac{Q^2}{8C} = \frac{Q^2}{4C}[/tex]") . Efectivamente se redujo la energía total del sistema.
| aimac escribió:
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Como ves, la pila no tiene nada que ver en este caso que mostré. Pero si vos tenés movimiento de cargas "no natural" por decirlo de una forma (en el caso de que nada interviene), es porque hay alguien proveyendo trabajo, como puede ser una pila que obliga a que las cargas se acumulen en un capacitor por ejemplo.
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aimac
Nivel 6
Registrado: 22 Ago 2009
Mensajes: 283
Carrera: No especificada y Electrónica
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| gracias koreano. Me quedó más claro el asunto.
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AlanB
Nivel 9
Edad: 33
Registrado: 08 Mar 2010
Mensajes: 977
Ubicación: Quilmes
Carrera: Mecánica
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| Sino pensalo que al correr la corriente, se calienta el cable y se pierde energia en forma de calor... No digo que sea esta la justificación correcta, solo para que no te hagas tanto la cabeza buscando la conservación de la energia interna.
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brb
Nivel 2
Edad: 33
Registrado: 19 Abr 2012
Mensajes: 6
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| AlanB escribió:
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Sino pensalo que al correr la corriente, se calienta el cable y se pierde energia en forma de calor... No digo que sea esta la justificación correcta, solo para que no te hagas tanto la cabeza buscando la conservación de la energia interna.
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yo tenia pensado que la cosa venia mes o menos por ahí, que la energía inicial y final no es la misma debido a que, si bien en el ejercicio no están (xq para cargar los capacitores no influyen) siempre el conductor tiene alguna resistencia, y ahi parte de la energía se disipa en calor, esto esta mal entonces??
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koreano
Nivel 9
Registrado: 15 Jul 2010
Mensajes: 1796
Carrera: No especificada
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Está mal porque si bien la perdida de energía por unidad de tiempo a través de una resistencia es ![[tex]P = I^2 R[/tex]](images/latex/7aa8193fa7406458c60d37be84efd1d06044338b_0.png "[tex]P = I^2 R[/tex]") , los cables se modelan como que no tienen resistencia. En una situación real, sí constituyen (aun mas) perdida de energía.
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AlanB
Nivel 9
Edad: 33
Registrado: 08 Mar 2010
Mensajes: 977
Ubicación: Quilmes
Carrera: Mecánica
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| Solo era una forma de imaginar, aclare que no estaba bien. Solo una forma de ver, en un caso real, como no se mantiene la energia y no se viola la termodinamica
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Gordianus
Nivel 7
Registrado: 30 Abr 2006
Mensajes: 381
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| koreano escribió:
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Está mal porque si bien la perdida de energía por unidad de tiempo a través de una resistencia es , los cables se modelan como que no tienen resistencia. En una situación real, sí constituyen (aun mas) perdida de energía.
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Aunque parezca mentira la energía perdida es siempre la misma. No importa si la resistencia del cable es grande o pequeña, el estado final es el mismo y la cantidad de energía perdida es la misma. Este tema queda mucho más claro al analizar temporalmente la carga o descarga de un capacitor, pero ese no es tema de la primera parte.
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