Importante

CALOR: Problemas propuestos

•   Para resolver los problemas, consultar en los cuadros los datos que necesite como: calor específico, calor de fusión, etc., y considere el valor del equivalente mecánico 1 cal = 4,186 J para transformar.

1.        Desde una cascada de 200 m de altura cae 20 kg de agua a 15 °C. Si consideramos que toda la energía potencial almacenada se convierte en calentar el agua. ¿Cuál es la temperatura que adquiere? Respuesta. 15, 47 °C.

1. Convertir 70 000 cal: a) Kcal; b) B.T.U; c) J. Respuesta, a) 70 Kcal; b) 277, 8 B.T.U; c) 293 020 J.
2. Se dispone de 1 000 g de agua a 10°C. ¿Cuánto calor se necesita para elevar su temperatura a 80°C? Respuesta. 7 x 104 cal.
3. a) ¿Qué cantidad de calor debe suministrarse a 20 g de Hg para elevar su temperatura de 20 °C a 80 °C?; b) ¿Qué cantidad de calor debe eliminar los 20 g de Hg para enfriarse a 20 °C? Respuesta, a) 39,6 cal; b) -39,6 cal (pierde calor)

1. Un calentador eléctrico de potencia 1 800 W tiene una rapidez para proporcionar calor a un tanque de agua, el mismo que contiene 100 kg. ¿Cuánto tardará en elevar la temperatura del agua desde 20 °C a 70 °C?, se desprecia las pérdidas de calor al ambiente. Respuesta. 3 h     13 min     48 s.
2. Una persona de 65 kg ingiere aproximadamente 2 500 kcal (calorías dietéticas) en su alimentación diaria. Si se trasforma en calor toda esta energía y nada se disipara al exterior. ¿A qué temperatura se elevaría el cuerpo de la persona? Respuesta. 46,33 °C, en la realidad esto no sucede.

7.        Un automóvil de 19 600 N de peso rueda por una vía a 90 km/h, el conductor frena. ¿Qué energía calorífica desarrolló la frenada? Respuesta. 149 307, 21 cal.

1. Un calentador eléctrico eleva la temperatura de 500 cm3 de agua, desde 20 °C a 100 °C. ¿Qué energía se le suministró? Respuesta. 167 440 J.
2. Un calorímetro de aluminio tiene una masa de 20 g contiene en su interior 150 g de agua a 20 °C. Se introduce un cuerpo de metal de 30 g calentado a 100 °C. La temperatura final del conjunto marca 25 °C. ¿Cuál es el calor específico del metal? Respuesta. 0,343 cal/g°c.

1. Un calorímetro de latón 50 g contiene 50 g de agua a 20 °C, se deposita en su interior un pequeño cuerpo de hierro de 100 g a 120 °C. ¿Cuál es la temperatura final? Respuesta. 37,4 °C.
2. Un calorímetro de cobre de 6 g contiene 6 g de agua y 40 g de otro líquido a 50 °C. Se introduce 100 g de plomo a 30 °C y la temperatura de equilibrio es 48 °C. ¿Qué calor específico tiene el líquido? Respuesta. 0,534 cal/ g°c.

1. Un calorímetro de aluminio de 150 g, contiene 250 g de agua a una temperatura de 15 °C. Se introduce dos cuerpos: una de 100 g de cobre a 30 °C y otro de 200 g de plata a 80 °C. ¿Cuál es la temperatura final del conjunto? Respuesta. 17, 86 °C.
2. Un calorímetro de latón de 100 g contiene 200 g de agua a 50 "C. Si se depositan en su interior 100 g de hielo. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio? Respuesta. 9,34°C.

14. Un calorímetro de aluminio de 180 g de masa contiene 120 g de agua a 15 °C. Se vierte en el interior del calorímetro a un cuerpo de 100 g de cobre y vemos que la temperatura de equilibrio indica 20°C. ¿Cuál fue la temperatura del cobre? Respuesta. 105,81°C.

1. Para transformarse en hielo sólido. ¿Cuánto calor debe quitarse a 500 g de agua a O °C y 1 atm de presión? Respuesta. 4 x 104 cal; 167 440 J.
2. ¿Qué cantidad de hielo a O °C se necesita para enfriar 300 g de agua de 30 °C a O °C? Respuesta. 112,5 g.

17.        Si 100 g de alcohol en gas en su temperatura de ebullición se condensan en líquido a la misma temperatura. ¿Cuánto calor se despedirá? Respuesta. 85 394,4 J.

18. Se desea fundir 2 kg de hierro que están a la temperatura de fusión. ¿Qué cantidad de calor es necesario suministrar? Respuesta. 98 kcal.

1. 3 litros de agua están a 20 °C, se desea transformar en vapor a 100 °C. ¿Qué cantidad de calor se debe suministrar? Respuesta. 1 860 000 cal; 7 785 960 J.
2. Se dispone de 100 g de hielo a -4 °C, se desea transformar en 100 g de vapor de agua a 120 °C. ¿Qué cantidad de calor se necesita, cuya presión es normal? Respuesta 73 220 cal.

1. Si el petróleo tiene un poder calorífico de 5 000 cal/g, se emplea en un horno para calentar agua desde 15 °C a 80 °C. Supóngase que se emplea sólo el 80 % del calor desprendido durante la combustión ¿Qué cantidad de petróleo se necesita para calentar 100 litros de agua? Respuesta. 1 625 g.

22.        Se mezcla 500 g de hielo a O °C con 5 kg de agua a 40 °C. ¿Cuál es la temperatura de la mezcla? Respuesta. 30,33 °C.

23.        Una esfera de cobre a 18 °C tiene una masa de 200 g, es lanzada verticalmente hacia arriba con una velocidad de 210 m/s, pero cuando regresa al punto de partida choca con una esfera de hielo a O °C. Suponiendo que toda la energía de la colisión se transforma en calor. ¿Qué cantidad de hielo se funde? Respuesta. 17, 35 g.

24.        En cierto día la temperatura es de 12 °C, se observa que se condensa el agua en el vidrio de una ventana en una habitación, si la temperatura del cuarto es de 20 °C. ¿Qué cantidad de agua existe por unidad de volumen de aire?; b) ¿Cuál es la humedad relativa? (consultar cuadro vapor de agua saturada a diferentes temperaturas). Respuesta, a) 10,57 g/cm3; b) 62%.

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