Introducción a la Física Profesora: Moro Lucrecia

4º año A, B y C

Trabajo Práctico Eje 5 Cuestionario: 1) Definir y clasificar los sistemas físicos 2) ¿Qué estudia la termodinámica? 3) Definir cantidad de calor 4) Explicar los estados de agregación de la materia 5) Definir calor latente Ejercitación: Cambio de unidades 1) Para fundir un cubito de hielo es necesario suministrar un calor de 1600 cal. ¿A cuántos joules equivale ese calor? Dato: 1 cal = 4,18 joule 2) Ordenar de menor a mayor los siguientes valores de calores específicos a) 0,8 cal/g ºC b) 450 j/kg ºC c) 4 j/g ºC d) 0,3 kj/kg ºC Cantidad de calor 3) Calcular la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 100 gramos de agua desde 20 ºC hasta 80 ºC. Expresar el resultado en cal y en joule. Dato: calor específico del agua, c = 1 cal/g ºC 4) Calcular la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 500 gramos de aluminio desde 20 ºC hasta 120 ºC. Expresar el resultado en cal y en joule. Dato: c aluminio = 0,22 cal/g ºC 5) Una sustancia de masa 0,344 kg y un calor específico de 0,1 cal/g ºC está a la temperatura de 2ºC. Calcular el calor necesario para que su temperatura alcance los 13ºC. 6) ¿Qué cantidad de calor es necesario suministrar a un trozo de hierro de 36 kg para que su temperatura suba 300 ºC? Dato: c hierro = 0,12 cal/g ºC 7) ¿Qué cantidad de calor es necesaria para hacer hervir 2 litros de agua que inicialmente se encontraban a 20º C? Expresar el resultado en cal y en joule. Datos: 1 ml de agua corresponde a 1 g de agua, Tebullición del agua = 100 ºC 8) ¿Qué cantidad de calor pierden 350 g de agua, al enfriarse desde 85ºC hasta 35ºC? 9) ¿Qué cantidad de calor cede un trozo de cobre de 2 kg, que está a la temperatura de 400 ºC, si se enfría a 50 ºC? Dato: c cobre = 0,09 cal/g ºC 10) ¿Cuántos joules de calor se necesitan para elevar la temperatura de 3 Kg de plomo de 20 °C a 50 °C ? Dato: c plomo: 130 j/kg K 11) Para conseguir que la temperatura de una pieza de bronce de 300 g de masa aumente en 20ºC, es necesario suministrarle 550 cal. ¿Cuál es el calor específico del bronce? 12) ¿Cuál es el calor específico de un agua salada, si para elevar en 1 Kelvin la temperatura de 1 g se necesitan 4 joules? 13) Se utilizan 8360 J para calentar 600 g de una sustancia desconocida de 15°C a 40°C. ¿Cuál es el calor específico de la sustancia?

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14) En un experimento se suministran 5517,6 J de energía en forma de calor y esto eleva la temperatura de un bloque de aluminio 30 ºC. Si la masa del bloque de aluminio es de 200 g, ¿cuál es el valor del calor específico del aluminio? 15) Una barra de hierro de 10 kg de masa es sacada de la fragua a una temperatura de 900 ºC. Calcular cuál será la temperatura de la barra después de haber desprendido 880 kcal. 16) 50 g de platino se enfrían hasta 50 ºC, desprendiendo 2090 j. ¿A qué temperatura estaba el platino? Dato: c platino = 136 j/kg K 17) Para hacer hervir 300 gramos de agua ha sido necesario suministrar 25,5 kcal. ¿Cuál era la temperatura inicial del agua? Calor latente 18) a)¿Qué cantidad de calor es necesaria para fundir 26 g de hielo a 0°C? b)¿Y para solidificar 26 g de agua? Dato: Calor de fusión del hielo es 2090 J/Kg. 19) ¿Cuánto calor se necesita para fundir 100 g de plomo? Dato: Calor de fusión del plomo 5,5 cal/g. 20) ¿Qué cantidad de calor desprenden 320 g de vapor de agua al condensarse a 100°C? Calor latente de vaporización del agua es de 2257,2 J/g. 21) Para hervir totalmente 550 g de agua a 100 ºC se necesitan 290.000 cal. Determinar el calor latente de ebullición del agua. 22) Qué cantidad de calor habrá que suministrarle a 500 g de hielo a 0 ºC para convertirlo: a) en agua líquida a 0 ºC b) en agua líquida a 14ºC Dato: (calor de fusión del hielo: 80 cal/g) 23) Se tienen 150 g de hielo a –15 °C. Determinar la cantidad de calor necesaria para transformarlos en vapor a 120 °C. Datos: calor específico del hielo 0,5 cal/g ºC, calor específico del vapor de agua 0,45 cal/g ºC. Equilibrio térmico 24) Se mezclan 100 g de agua a 60 ºC con 100 g de agua a 50 ºC. Calcular la temperatura de la mezcla. 25) En 3 litros de agua pura a la temperatura de 10 ºC se introduce un trozo de hierro de 400 g que está a la temperatura de 150 ºC ¿Qué temperatura adquirirá el conjunto? 26) Se mezclan 800 g de un líquido A de 0,80 cal/g ºC de calor específico y temperatura inicial de 72 ºC con 600 g de agua a 57 ºC. ¿Cuánto vale la temperatura de equilibrio? 27) Se mezclan 800 g de un líquido de 0,31 cal/g º C de calor específico y 78 ºC de temperatura con 200 g de agua a 12 ºC. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio? 28) Dos masas iguales de agua y de aceite se encuentran respectivamente a 40ºC y 50ºC. Calcular la temperatura de equilibrio de la mezcla de ambos líquidos. Dato: c aceite = 0,47 cal/g ºC 29) Se mezclan 584 g de una sustancia de calor específico 0,54 cal/g ºC, a la temperatura de 77 ºC, con 451 g de otra sustancia, de calor específico 0,36 cal/g ºC y 55 ºC de temperatura. Determinar la temperatura de equilibrio de la mezcla. 30) 400 g de mercurio a 60ºC son sumergidos en 600 g de agua a 25ºC. La temperatura de equilibrio es de 25,8 ºC. Calcular el calor específico del mercurio. 31) Se mezclan 200 g de agua a 20ºC con 300 g de alcohol a 50ºC. Si el calor específico del alcohol es de 0,66 cal/g ºC, calcular la temperatura final de la mezcla. 2

32) Cuando se mezclan 208 g de un líquido a 25 ºC con 205 g de agua a 69 ºC la temperatura de equilibrio resulta ser 51,9ºC. ¿Qué calor específico tiene el líquido? 33) ¿Cuál será la temperatura final de equilibrio cuando 10 g de leche a 10°C se agregan a 60 g de café a 90°C ? Suponer que las capacidades caloríficas de los líquidos son iguales a la del agua. 34) Un estudiante de física desea medir la masa de una vasija de cobre de una manera muy particular. Para ello, vierte 5 Kg de agua a 70 °C en el recipiente, que inicialmente estaba a 10°C. Luego encuentra que la temperatura final del agua (suponemos que estaba en un ambiente aislado) y de la vasija es de 66 °C. A partir de esa información, determinar la masa de la vasija. 35) La madre de una niña le dice que llene la bañera para que tome un baño. La niña solo abre la llave del agua caliente y se vierten 95 litros de agua a 60°C en la bañera. Determinar cuántos litros de agua fría a 10°C se necesitan para bajar la temperatura hasta 40°C.

Respuestas: Cambio de unidades 1) 6688 j ; 2) d),b),a),c) Cantidad de calor 3) 6000 cal, 24600 j ; 4) 11000 cal, 45980 j ; 5) 378,4 cal ; 6) 1296000 cal ; 7) 160000 cal, 668800j 8) – 17500 cal ; 9) – 63000 cal ; 10) 11700 j ; 11) 0,092 cal/g ºC ; 12) 4 j/g K ; 13) 0,557 j/g ºC ; 14) 0,92 j/g ºC ; 15) 166,67 ºC ; 16) 357,35 ºC ; 17) 15 ºC Calor latente 18) a) 54,34 j , b) – 54,34 j ; 19) 550 cal ; 20) – 722304 j ; 21) 527,27 cal/g ; 22) a) 40000cal , b) 47000 cal ; 23) 110475 cal Equilibrio térmico 24) 55 ºC ; 25) 12,2 ºC ; 26) 64,74 ºC ; 27) 48,54 ºC ; 28) 43, 2 ºC ; 29) 69,52 ºC ; 30) 0,035 cal/gºC 31) 34,92 ºC ; 32) 0,6265 cal/g ºC ; 33) 78,57 ºC ; 34) 3968,25 g ; 35) 63,33 litros

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