Problemas De Termodinamica

Problemas

Resuelve los siguientes problemas describiendo a detalle el procedimiento.

1. Se utilizan 2 Kcal para calentar 600 g de una sustancia desconocida de 15°C a 40°C ¿Cuál es el calor específico de la sustancia?

Datos:

600 gr de una sustancia desconocida.

2 Kcal de calor.

Temperatura inicial 15°C

Temperatura final 40°C

Formula:

Q= Ce*m*(Tf-Ti)

Q = ce.m. (Tf - Ti)

Desarrollo:

Ce= Q/m*(Tf-Ti)= 2Kcl/600gr*(40°C-15°C)= 2000 cal/600 gr * 25°C

Ce= 0.133 cal/gr°c

2. Se calientan balines de cobre, cada uno con una masa de 1 g, a una temperatura de 100 °C ¿Cuantos balines se debe agregar a 500 g de agua inicialmente a 20°C para que la temperatura final de equilibrio sea de 25°C? (deprecie la capacidad calorífica del contenedor).

Aquí tenemos un equilibrio térmico, esto es, dos cuerpos que están a distinta temperatura se ponen en contacto para alcanzar al cabo del tiempo la misma temperatura. La sustancia que está a mayor temperatura cede calor a la sustancia que tiene menor temperatura. Tomando n como el número de balines a introducir en la bañera.

Datos:

ceCu = 0.0924 cal g °C

ceH2O = 1 cal g/ °C

mCu= 1 gr

mH2O= 500 gr

TiCu=100°C

TiH2O=20°C

Tf=25°C

Q cedido = Q absorbido

-(mcu cecu ΔTcu) = mH2O ceH2OΔTH2O

mcu cecu (Ti - Tf )cu = mH2OceH2O(Tf - Ti)H2O

1*n*0.0924 * 75 = 500 *1*5

1*n*6.93 = 2500

n=2500/1*6.93

n= 360.75 balines

3. Una cacerola con agua se coloca en el sol hasta que alcanza una temperatura de equilibrio de 30°C. La cacerola está hecha de 100 g de aluminio y contiene 180 g de agua. Para enfriar el sistema, se agregan 100 g de hielo a 0°C.

a) Determine la temperatura final. Si T= 0°C, determine cuanto hielo queda.

Datos:

mAL= 100 gr

mH2O= 180 gr

CeAL= 0.215 cal gr-1 °C-1

CeH2O= 1 cal gr-1 °C-1

CeHielo = 0.5 cal gr-1 °C-1

Calor de fusion Lf= 334 KJ/Kg = 80 cal/g

TiCu=30°C

TiH2O=30°C

Tf=0°C

ce= Q/m∆T donde Q= ce.m∆T

Q(Hielo)absorbido= Q(Al + agua )cedido

Q(Hielo)=m.lf y Q(Al)=(0.215.100.30)+ (1.180.30)

Q(Hielo)=m.80 y Q(Al+agua)=6045

m.80=6045 donde m=6045/80=75.56 grs pero es de hielo que se funde entonces=100-75.56

Quedando =24.4 g de hielo

b) Repita esto para el caso en que se utilizan 50 g de hielo.

ce= Q/m∆T donde Q= ce.m∆T

Q (Hielo) absorbido= Q(Al + agua) cedido

Q (Hielo)=50*80+ (50*(t-0)) y Q(Al)

Calor absorbido = 50 * 80 + 50 * 1 * (tF - 0)

Calor cedido = 100 * 0.215 * (30 - tf) + 180 * 1 * (30 - tF)

100 * 0.215 * (30 - tF) + 180 * 1 * (30 - tf) = 50 * 80 + 50 * 1 * (tF - 0)

tf = 8: 13°C

4. Calcule la presión que ejercerán 4 g de dióxido de carbono que se encuentran en un recipiente de 5.0 litros de capacidad a 37 °C de temperatura.

Datos:

4 gr de CO2

Volumen= 5.0 litros

Temperatura= 37°C

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