Ejercicios Fisica

1- Se emplea un calentador de 500 W de potencia para calentar 1 L de agua, llevándola de los 20°C hasta los 100°C.

Calcule el tiempo que debe estar funcionando el calentador, para realizar el proceso antes mencionado, suponiendo que toda la energía calorífica disipada por el calentador es absorbida por el agua.

Resolución:

Debido a que en el intervalo de temperatura especificado no existe cambio de fase, la energía calorífica necesaria para lograr el incremento de temperatura es:

Q=mc_e ∆T

Donde “m” es la masa del cuerpo que en el Sistema Internacional se mide en kilogramos; “c” es el calor específico medio que se mide en Joule por kilogramo y por Kelvin (J / kg-K) y ∆T es la variación de temperatura en Kelvin que es igual a la variación de temperatura en grados Celsius quedando entonces expresada la energía calorífica (que comúnmente llamamos calor) expresada en Joule.

Como el agua posee una densidad unitaria, 1 L de agua posee una masa de 1 kg y el calor específico medio del agua en el intervalo de temperatura especificado es aproximadamente 4187 J / kg-K

La energía calorífica necesaria es:

Q=(1 Kg)x(4186 J/(Kg.K))(80 K)

Q=334960 J

Potencia, por definición, es trabajo por unidad de tiempo por lo que el tiempo necesario para hacer llegar al agua a los 100°C es:

P=W/∆T

∆T= W/P

El calor es energía y por ende este será nuestro trabajo realizado, entonces tenemos:

∆T= (334960 J)/(500 W)

∆T=669.92 S

2- ¿Qué cantidad de calor necesita absorber un trozo de cobre cuya masa es 25g si se encuentra a una temperatura de 8ºC y se desea que alcance una temperatura final de 20ºC? El calor específico del cobre es igual a 385 J/Kg.K

Resolución:

Datos:

20ºC= 293 K

8ºC= 281 K

25g= 0.025 Kg

Q=X

∆T= 12 K

c_e= 385 J/(Kg.K)

Aplicando la formula:

Q=mc_e ∆T

Q=(0.025 Kg)x(385 J/(Kg.K))(12 K)

Q=115.5 J

1 cal = 4.186 J

X = 115.5 J

X= 27.59 Cal

Respuesta: El trozo de cobre necesita absorber 27,6 Cal para elevar su temperatura de 8ºC a 20ºC.

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