Prof.: Prof.: Edwin Escalante F.
CALORIMETRIA
CALOR ABSORBIDO POR UN CUERPO (Q)
Se encarga de estudiar el calor transitorio que puede pasar de un cuerpo a otro.
Es la cantidad de calor que a!sor!e un cuer cuerpo po sin sin gene genera rarl rle e un cam! cam!io io de estado.
CALOR
Q
El calor (Q) es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, solamente a causa de una diferencia de temperaturas entre los cuerpos. Siempre se transmite del más caliente al más frío.
UNIDADES La Caloría (Cal): epresenta la cantidad de calor que se de!e de!e sum suminist nistrrar a "g de agua agua par para ele#ar su temperatura en "$%. &demás: " 'cal " cal 'cal: se lee 'ilocaloría
TEMPER PERATURA DE UNA (EQUILIBRIO TERMICO)
%
Q ∆ *
+
%al -cal , , $% $%
%$CALOR ESPECÍFICO (Ce) Es la cant cantid idad ad de calo calorr por por unid unidad ad de masa que necesita cierta sustancia para generarle una #ariacin de "$% Q % e m.∆*
cal + g.$% , -g.$% g.
%$MEZ MEZCLA
*am!i/n *am!i/n conocido como la le0 cero cero de la ter termodi modiná námi mica ca.. 1os 1os cuer cuerpo pos s que que se encuen encuentra tran n a la misma misma tempe temperat ratura ura se encuen encuentra tran n en equili equili!ri !rio o t/rm t/rmic ico. o. Esto Esto quiere decir que no e2istirá transferencia de calor entre ellos.
*"
*4
*" &
3 *4 Q & 3 *e
CAPACIDAD CALORÍFICA (C) Es la cantidad de calor que de!e ganar o perder un cuerpo para ele#ar o disminuir su temperatura en un grado.
m.%e.∆t
*4
*e
*"
PRI PRINCI NCIPIO PIO FUND FUNDA AMENT MENTA AL CALORIMETRIA
DE
LA
1e la conser#acin de la energía el calor ganado por un cuerpo será igual al calor perdido por el otro. Qcalor lor que que ganan
loscue loscuerpos rpos frios frios
Qcalor lor que que pierd ierde en los los cuerpos pos calien lientes
CALORIMETRO CALORIMETRO DE MEZCLAS Es aquel recipiente ideal que no permite que entre o salga calor de /l. El
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& %r"!ero&' ea#o *ella
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /0/ E#&e+a#,a e cal"a calorímetro de me5clas es usado para determinar los calores especí6cos de los cuerpos utili5ando el principio fundamental de la calorimetría. *4 metal *e
*4 agua
Q ganado agua
*"
a) ;$% d) 8
Q perdido
*") mmetal .%emetal .(*4
EQUI-ALENTE EN CALORIMETRO
AUA
*e)
DEL
%uando el calorímetro es real, este puede a!sor!er calor, entonces la cantidad de calor que puede a!sor!er un calorímetro o ceder+ se compara con cierta masa de agua que produ5ca el mismo efecto. #ierte agua caliente
%alorimetro meq
Q
meq.%e 4B .∆*
meq masa de agua del calorímetro
EQUI-ALENTE MECANICO DEL CALOR %on este 0 otros e2perimentos, ames oule encontr que una determinada cantidad de tra!a7o era equi#alente a una cantidad de calor. 1emostrándose: " cal
8,"9
"
!) 4< e) 8<
c) 4
metal
*" m 4B .%e 4B .(*e
". En un calorímetro equi#alente en agua 4g se deposita 8g de agua a 8$%. allar la temperatura de equili!rio, si el calorímetro se encontra!a a "$%.
,48cal
4. %alcular la capacidad calori6ca de un !loque de cierto material+ si al entregarse "cal su temperatura incrementa en "$%. &) " cal=$% 1) "
3) 4
%) < E) <
;. En la determinacin del calor especi6co de plano se emplea un calorimetro de equi#alente en agua igual a 8g que contiene 4g a "9$% un tro5o de plomo de ;g de agua a "$% es introducido en el calorimetro resultando una temperatura de equili!rio de 4$%. allar el calor especi6co del plomo. &) ,"cal=g$% 1) ,4
3) ,4 E) ,8
%) ,"
8. En un calorimetro de 9cal=$% de capacidad calori6ca, se tienen 4g de agua a 4$%. &l sistema se >ace ingresar un !loque de 4o materialA &) ,
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
3) " E) 8
%) 4
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /3/ E#&e+a#,a e cal"a <. 1os esferas del mismo material pero de masas m 0 8m son u!icadas en un calorimetro impermea!le al calor. Si 8m esta a ?$% 0 m a "$%. Que energía interna se trans6ere de una esfera a otra al alcan5ar el equili!rio t/rmico (m 4'g, %eesferas ;cal=g$%) &) "<'cal 1) 48
3) "9 E) 4C
%) 4" &)
?. En un calorimetro de equi#alente en agua igual a "g se tiene inicialmente 8g de agua a "$%. Si al calorimetro se #ierte "'g de agua a C$% al alcan5ar el equili!rio t/rmico en cuanto se increment la energía interna del calorimetro. &) "'cal 1) 8
3) 4
%) ; E) 8,<
C. Se tiene dos !loques & 0 3 de igual masa tal que %e(&) 4%e(3) am!as a "4$% de temperatura, si & se introduce en un calorimetro de equi#alente en agua desprecia!le que contiene agua a 8$% la temperatura de equili!rio es 9$%. Si se introduce los dos !loques & 0 3 indicar a que temperatura se alcan5a el equili!rio. &) C<$% 1) 99
3) 9
%) 94
3) "
%) "< E) "9
TERMOMETRIA 1 DILATACION TEMPERATURA agnitud escalar que nos indica el grado de agitacin molecular, mide la energía cin/tica promedio las mol/culas de un cuerpo+ se mide en el Sistema nternacional de Gnidades en -el#in (-), pero alternati#amente se suele utili5ar tam!i/n el grado centígrado (H%).
CALOR Se denomina así la energía transferida entre los o!7etos en #irtud de su diferencia de temperaturas, el calor Iu0e de manera natural de los cuerpos calientes >acia los cuerpo fríos, >asta que el sistema alcan5a el equili!rio t/rmico. * "
J
E) D<
9. En un calorimetro de equi#alente en agua desprecia!le que tiene 8g de agua a $% se #ierten simultaneámente ;, ? 0 4g de agua a las temperaturas de ?$%, 9$% 0 D$% respecti#amente. allar la temperatura de equili!rio del sistema. &) 89$% 1) ?
D. En un calorimetro de capacidad calori6ca desprecia!le se tienen 4 litros de agua a "$%. Por medio de una #á#ula se >ace ingresar agua a $% a ra5n de 4litros=s. @Qu/ tiempo de!e funcionar la #ál#ula para que el sistema en el calorimetro presenta una temperatura de <$%A
3) <4
%)
*4
% a lo r
EQUILIBRIO T2RMICO Es aquel estado de los cuerpos en el cual poseen la misma temperatura, la que se
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /;/ E#&e+a#,a e cal"a denomina temperatura de equili!rio ( *E ), en dic>o estado no >a0 transferencia de calor entre los cuerpos. Ka 6gura muestra dos sistemas & 0 3 que, entre muc>as cosas, podrían ser !loques metálicos o gases con6nados. Están aislados uno de otro 0 del am!iente, es decir, no sale ni entra energía. Por e7emplo, los sistemas pueden estar rodeados de paredes gruesas >ec>as de St0rofoam, sustancia rígida e impermea!le. Se dice que las paredes son a"a45$"ca&, es decir, t/rmicamente aislantes. Kos cam!ios en las propiedades medidas de uno de los sistemas no repercuten en las del otro. a)
!)
* &
*3
&
3
* &
* 3
a ) L o s sis te m a s A y B e s tá n s e p a r a d o s p o r u n a p a r e d a d i a b á t ic a . T i e n e n t e m p e r a t u r a s d i s ti n t a s T A y T B . b ) E s tá n s e p a r a d o s p o r u n a p a r e d d i a t é r m i c a , q u e p e r m i te i n t e r c a m b i a r e n e r g ía e n tr e e l lo s . C o n e l t i e m p o a l c a n a r á n e l e q u i li b r io t é r m i c o y d e s p u é s te n d r á n l a m i sm a te m p e r a t u r a T .
LA TRANSFERENCIA DE CALOR Sa!emos que se trans6ere calor entre un sistema 0 su am!iente cuando su temperatura es diferente. Lo o!stante, aMn no se reci!e el mecanismo en #irtud del cual se lle#a a ca!o la transferencia. Son tres: co#*cc"6#' co#7ecc"6# 8 ra"ac"6#. Namos a e2aminar cada uno por separado.
CONDUCCI9N T2RMICA Si de7amos un ati5ador en el fuego su6ciente tiempo, su mango se pondrá caliente. Se trans6ere energía el fuego al mango mediante la conduccin t/rmica a tra#/s de la #ara metálica. En los metales algunos de los electrones atmicos pueden mo#erse li!remente dentro de los con6nes del o!7eto 0+ por tanto, están en condiciones de transmitir
el incremento de su energía cin/tica de las regiones de alta temperatura a las de temperatura más !a7a. 1e ese modo una regin de temperatura creciente cru5a la #arilla 0 llega a nuestra mano. Q ! l u y e c a l o r " a tr a # é s d e u n a l o s a re c t a n g u l a r c u y o m a t e r ia l t ie n e u n e s p e s o r ∆ $ y u n a super%cie A.
* e m p e r a tu r a * O ∆ *
∆ 2
re a & * e m p e r a tu r a *
Kos >alla5gos e2perimentales anteriores los resumimos así: :
'&
* ∆ ∆2
e2presin en que la constante de proporcionalidad denomina se conducti#idad t/rmica del material. En el S la unidad de es el watt por metro 'el#in (=m -).
CON-ECCI9N Si o!ser#a la llama de una #ela o de un fsforo, #erá cmo se transporta energía >acia arri!a por con#eccin. Este tipo de transferencia tiene lugar cuando un Iuido, digamos el aire o el agua, entra en contacto con un o!7eto cu0a temperatura es ma0or que la de su am!iente. Se ele#a la temperatura del líquido en contacto con el o!7eto caliente 0 (en la generalidad de los casos) se e2pande el líquido. El Iuido caliente es menos denso que el Iuido más frío circundante, por lo cual se ele#a a causa de las fuer5as de Iotacin. El Iuido más frío del am!iente cae 0 toma el lugar del Iuido más caliente que se ele#a, iniciándose así una circulacin con#ecti#a.
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /o a determinar los patrones glo!ales climatolgicos 0 las #ariaciones meteorolgicas diarias. Ka con#eccin tam!i/n puede ser arti6cial, como cuando un soplador de >orno >ace circular el aire para calentar las >a!itaciones de una casa.
quitar a cada unidad de masa para que su temperatura cam!ie en una unidad.
Q m
∆*
RADIACI9N Ka energía pro#eniente del Sol llega a nosotros de!ido a las ondas electromagn/ticas que se despla5an li!remente por el casi #acío del espacio intermedio. El mismo proceso nos calienta cuando estamos cerca de una fogata o de una >oguera al aire li!re. *odos los o!7etos emiten este tipo de radiacin electromagn/tica por su temperatura 0 tam!i/n a!sor!en parte de la que cae en ellos procedente de otros o!7etos. %uando más alta sea la temperatura de un o!7eto, más irradiará. &sí, la temperatura promedio de la *ierra se esta!ili5a a unos ; - porque ella irradia energía >acia el espacio con la misma rapide5 con que la reci!e del Sol.
UNIDADES DE CALOR Siendo el calor energía+ su unidad natural es el oule (), pero toda#ía se utili5an unidades prácticas como la caloría (cal) 0 la 'ilocaloría ('cal). "caloría
8,"9? oule
Equi#alente ecánico del %alor " 'ilocaloría " calorías
CALOR ESPECÍFICO ( % e ) Esta magnitud es una característica de cada sustancia, que nos indica la cantidad de calor que se de!e dar o
%e
Q m.∆*
Frmula del calor sensi!le: Q m.% e.∆* %alor ganado Q(O) %alor perdido Q(R) &lgunos #alores típicos son: % e(agua) "cal=g.$% % e(>ielo)
% e(#apordeagua)
,
%$CAPACIDAD CALORÍFICA (C) Esta magnitud no es característica de los materiales, es proporcional a la masa del cuerpo, nos indica la cantidad de calor que se de!e dar o quitar a un cuerpo para que la temperatura de todo el cuerpo #aríe una unidad. %
m.% e
m masa del cuerpo % e calor especí6co del material
CONSER-ACI9N DE LA ENERÍA &l colocar en contacto cuerpos a diferente temperatura, ellos intercam!iarán calor >asta alcan5ar el equili!rio t/rmico, para esto todo el calor ganado por los cuerpos fríos en #alor de!e ser igual al calor perdido de los cuerpos calientes. Q ganado Q perdido Q
CALORÍMETRO DE MEZCLAS Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /=/ E#&e+a#,a e cal"a Se denomina t/rmicamente am!iente.
así a un recipiente aislado del medio
EQUI-ALENTE EN AUA CALORÍMETRO ( mequi#. )
DE
UN
Es la masa de agua >ipot/tica capa5 de ganar o ceder igual cantidad de calor que el calorímetro al e2perimentar igual #ariacin de temperatura. mequi#.
m% .% e(%)
m E q u i#. =
m c % E (c ) % E (a g u a )
% e(agua)
m% masa del calorímetro % e(%) calor especí6co del calorímetro % e(agua) calor especí6co del agua
CAMBIO DE FASE Es aquel proceso por el cual cam!ia el ordenamiento molecular dentro de un material, lo que se presenta cuando la sustancia pasa de slido a líquido, de líquido a #apor o #ice#ersa.
presin 0 temperatura. &lgunos #alores típicos son: P "atm K Fusin(>ielo) 9cal=g *
$ % K Solidi6cacin(agua)
P "atm K Napori5aci.n(agua) <8cal=g * "$% K %ondensaci.n(#apordeagua) <8cal=g En todo cam!io de fase: Q m.K Q calor de transformacin o de cam!io de fase m masa que cam!ia de fase K calor latente correspondiente
DIARAMA DE FASES Es una grá6ca presin #s temperatura, característica de cada sustancia, la cual nos indica las condiciones de presin 0 temperatura !a7o las cuales el material se encuentra en fase slida, líquida o gaseosa. & continuacin, se muestra el diagrama de fases para la ma0oría de sustancias (el agua es la e2cepcin).
Carac$erí&$"ca&: ". Kas temperaturas de cam!io de fase dependen de la presin e2terna que soporte el material. 4. Si la presin e2terna se mantiene constante, el cam!io de fase sucede isot/rmicamente.
S li d o
S u ! li m a c i n d i r e c ta F u si n N a p o r i5 a c i n S o l i d i 6 c a c i n K í q u i d o % o n d e n s a c i n
9cal=g
P
3 S li d o K íq u id o
P
%
&
as Napor
Napor
S u ! li m a c i n i n # e r s a
CALOR LATENTE (K) Esta magnitud es una característica de cada material, nos indica la cantidad de calor que se de!e dar o quitar a cada unidad de masa para producirle cam!io de fase, !a7o condiciones adecuadas de
*
*%
*
PUNTO TRIPLE (A) epresenta las condiciones de presin 0 temperatura !a7o las cuales pueden coe2istir en equili!rio t/rmico las tres fases de una misma sustancia.
CUR-A DE SUBLIMACI9N (OA) Está constituida por todos los puntos (P, *) en los cuales el material slido 0 #apor
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /@/ E#&e+a#,a e cal"a pueden estar coe2istiendo en equili!rio 0=o tam!i/n las condiciones para la su!limacin de la sustancia si gana o pierde calor.
CUR-A DE -APORIZACI9N (AC) Está constituida por todos los puntos (P, *) en los cuales el material líquido 0 #apor pueden estar coe2istiendo en equili!rio 0=o tam!i/n las condiciones para la #apori5acin o condensacin de la sustancia si gana o pierde calor respecti#amente.
microscpicamente las mol/culas que la constitu0en se encuentran en mo#imiento, de!ido a ello e2iste (Energía %in/tica molecular: Ec)+ además de!ido a la interaccin molecular e2iste Energía Potencial ntermolecular. (Ep). #
o d e lo m e c á n ic o m o l e c u la r o l/ c u l a E n e l i n te r i o r d e l a b a r r a l a s m o l é c u l a s s e e n c u e n t r a n e n c o n s ta n t e m o # i m i e n t o & d e # i b r a c i ' n ) e i n te r a c c i ' n , a l a s i n t e r a c c i o n e s e n t r e e l la s l a s r e p r e s e n t a r e m o s c o n r e s o r t e s i m a g i n a r io s . T e n e r p r e s e n t e q u e a l m o # i m i e n t o d e s o r d e n a d o d e u n c o n ( u n to d e m o l é c u la s se l e d e n o m in a o # i m ie n to T é r m i c o .
CUR-A DE FUSI9N (AB) Está constituida por todos los puntos (P, *) en los cuales el material slido 0 líquido pueden estar coe2istiendo en equili!rio 0=o tam!i/n las condiciones para la fusin o solidi6cacin de la sustancia si gana o pierde calor respecti#amente.
CONCLUSI9N.> Ka !arra tiene energía en su interior E#er?ía I#$er#a (U). Ka energía interna de un cuerpo queda determinada por la energía cin/tica (E %) de todas la mol/culas más la energía potencial (EP) entre todas las mol/culas. G = ∑ E % + ∑ EP
INTRODUCCI9N
Gnidad:
El estudio de este capítulo nos a0udará a comprender muc>os fenmenos relacionados con el calor+ como por e7emplo+ el calentamiento de una cuc>ara al ser colocada en agua caliente, la formacin de #apor cuando se >ace >er#ir agua en una tetera, etc. & /stos fenmenos 0 otros más, son denominados FEN9MENOS T2RMICOS. &nalicemos internamente la !arra que se muestra. 3 arra d e p lo m o
(L )
:
#
*
oule() %aloría(cal)
¿Es posible medir la energía interna de un cuerpo?
Lo, porque en el interior del cuerpo de!ido a las constantes interacciones, la #elocidad de las mol/culas cam!ian continuamente 0 por dic>o moti#o es difícil determinar matemáticamente dic>a energía. Por esto es necesario utili5ar otros parámetros relacionados con la energía interna tales como la temperatura, la presin, #olumen especí6co, etc.
• ¿Qué es temperatura? Lotamos que la !arra no tiene energía mecánica (# , )+ pero si anali5amos
Es un parámetro macroscpico que nos indica el grado de agitacin molecular que
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI // E#&e+a#,a e cal"a >a0 en el interior de una sustancia, la temperatura de un cuerpo está relacionada con la energía cin/tica de las mol/culas. Gnidades: %elsius o centígrado (H%), -el#in (-)
• ¿Qué ocurre cuando ponemos en contacto a dos cuerpos o sustancias a diferentes temperaturas? Por e7emplo, 7untamos dos !arras de plomo que se encuentran a diferentes temperaturas. * ( &
(P ! )
* ( & ) J * ( 3 )
&
* f ( &
(&)
* f ( 3 )
*E
Q p ie r d e (& )
Q gana (3 )
* ( H % ) * ( 3 )
* ( & )
*E
Por conser#acin de la energía: g an a Q (3 )
3
)
(3)
1onde: Para representar en forma práctica la transferencia de energía utili5aremos un 1&&& KLE&K 1E *EPE&*G&S, como se muestra:
* ( 3 )
(P!)
)
*V *
Q
p ie r d e (& )
Q : %antidad de calor
Calor Se#&"4le (QS) (P!)
&
(P ! )
3
& i s la n te * / r m i c o % o n d u c to r * / r m i c o
Si los ponemos en contacto, se o!ser#a que la temperatura de la !arra de plomo 3 se incrementa por lo tanto aumenta su energía interna, por otro lado la temperatura de la !arra (&) disminu0e, por ello podemos concluir que la !arra & le está trans6riendo cierta cantidad de energía interna a la !arra 3 0 esto ocurre en forma espontánea+ desde la sustancia de ma0or temperatura (&) >acia la de menor temperatura (3), a esta energía transferida la denominamos calor (Q).
• ¿Qué es el calor? Es aquella energía en tránsito, que pasa de un cuerpo a otro en forma espontánea, de!ido a la diferencia de temperatura.
Es la cantidad de calor que se requiere para que una sustancia cam!ie de temperatura. %onsideremos dos !arras de plomo colocados am!os a las >ornillas de una cocina. * " H % (P!)
* " H % (P!)
< 'g % o c in a
Q " ( % a lo r s e n s i ! l e )
" 'g % o c in a
Q 4 ( % a lo r s e n s i ! l e )
Si se encienden las >ornillas 0 se desea que alcancen am!os la misma temperatura, por e7emplo 4H%+ se de!e transferir !a8or calor a la !arra que tiene !a8or masa. ⇒ QS α m ... (")
&demás+ podemos notar que cuánto ma0or cantidad de calor se le suministre a la !arra (cuerpo) ma0or será el cam!io en su temperatura. ∴Q
S
α ∆*
... (4)
De () 8 (0) ¿Cuando cesa la transferencia de energía? *
%uando am!as sustancias alcan5an igual temperatura, denominada T*emperatura de Equili!rio */rmico *EU.
Q S α m∆ * QS(constante) m∆ *
& /sta (constante) la denominaremos calor especí%co (%e) cu0o #alor depende del tipo de sustancia 0 de la fase en que se encuentra. Kuego:
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI // E#&e+a#,a e cal"a m4 , si am!as partes reci!en la misma
QS = %e m∆t
∆ *: Nariacin en la temperatura Q: %alor (cal) m: asa (g) cal %e:%alor especí6co g°% S G S * & L % & & g u a lí q u id a & g u a s li d a ( > i e lo ) N a po r d e a gu a N idrio % o ! re ( % u ) P lo m o ( P ! )
c a l % e g $ % " ,< ,< ,4 ,D; ,;
CAPACIDAD CAL!"#ICA $C% Es una característica de un cuerpo cu0o #alor e2presa la cantidad de calor que de!e ganar o perder para #ariar su temperatura en un grado. Q % S Gnidad: %al=$% ∆ *
⇒ Q S%∆*
". @%uál es el calor especí6co de un cuerpo cu0a masa es 8 g, si necesita 9 cal para ele#ar su temperatura de 4H% a 4
!) ,4 cal=gH%
c) ,; cal=gH%
d) ,8
cal=gH%
e) ,< cal=gH% 4. %alcular la cantidad de calor necesaria para ele#ar la temperatura de 4g de aluminio de "H% >asta 8H%. % e(&l) ,4cal=g.$% a) " cal cal d) "; cal
!) "" cal
c)"4
e) "8 cal
;. Gna sustancia slida (>omog/nea) se di#ide en dos partes de masas m" 0
cantidad de calor o!ser#amos que m" ele#a su temperatura en "H%, mientras que m4 ele#a su temperatura en a sustancia. a) ,4 cal=g$% cal=g$% c) ,< cal=g$% cal=g$% e) ,? cal=g
%$!)
,;
d)
,C
<. Gn recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le contiene 4 g de agua a "H%. Si introducimos un tro5o de aluminio de 9 g a "H% 0 %e ,4 cal=gH%, determine cuál es la temperatura del agua cuando el aluminio alcan5a los 9H%. 1etermine tam!i/n la temperatura de equili!rio del sistema. a) 48H, 89H d) 48H, CH
!) 4?H, <H c) 4
?. Se tiene 4 litros de agua a "H% en un recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le. @Qu/ cantidad de agua a "H% se de!e de agregar al recipiente para que la temperatura 6nal de equili!rio sea de 4H%A a) " l d) ",< l
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
!) 4 l c) ,4< l e) 4,< l
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI // E#&e+a#,a e cal"a C. El calor que reci!e " g de un líquido >ace que su temperatura cam!ie del modo que se indica en el grá6co WQX #ersus W*X. Se pide encontrar el #alor de su calor especí6co en cal=gH %.
<
4
!) ,4< e) ,C
*($%)
c) ,;
9. Gna sustancia de "g a!sor!e 8 cal de calor, cual será su #ariacin de temperatura que e2perimenta si su calor especí6co es ,9 cal=gH%. a) 4H% d) <H%
!) 4
c) 8H%
D. Gna masa de <g se encuentra a la temperatura de "H%. Si a!sor!e 9 cal de calor, >allar su temperatura 6nal sa!iendo que su calor especí6co es ,8 cal=gH%. a) ;H% d) ?H%
!) 8H% e) 9H%
c) <H%
". & ; gramos de agua a ;H% se me5clan con C g de agua a CH%. allar la temperatura de equili!rio. a) 8DH% d) ?"H%
a) 88H% d)
!) 89H% e) <9H%
c) <H%
"4. En un calorímetro de capacidad calorí6ca desprecia!le, se tiene " g de agua a "H%. allar la masa de un metal que de!e de ingresar a la temperatura de ""H% de manera que la temperatura de equili!rio sea ;H%. % e(metal) ,
Q(cal)
a) ,4 d) ,8
agua a 8H%, >allar la temperatura de equili!rio.
!) 8H% e) ?;H%
c) <9H%
"". En un recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le se tienen 8 g de agua a ?H%. Si se #ierte ? g de
a) 4 g d) < g
!) 4< g e) C< g
c) 8 g
";. En un recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le, se me5clan 4+ ; 0 < g de agua a 9H%, <H% 0 "H% respecti#amente. allar la temperatura de equili!rio. a) ;"H% d) ;?H%
!) 4"H% e) ?DH%
c) ;H%
"8. Gn recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le contiene 8 g de aceite (% e(aceite) ,
%$!) ?9$% e) 9"
%$c) ?8
%$"<. En un calorímetro de >ierro (%e ,"";) de < g, se tiene ? g de agua a "$%. Gn !loque metálico de 4 g a "4$% se introduce en el calorímetro, alcan5ándose una temperatura de 4<$%. allar el Y%eY del metal.
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI // E#&e+a#,a e cal"a d) 4< cal a) ,4"9 ca=g$% cal=lg$% c) ,<"9 cal=lg$% cal=lg$% e) ,"4 cal=lg
%$!)
,?"4
d)
,C49
"?. Se me5cla en un calorímetro de capacidad calorí6ca desprecia!le 4 g de agua a 8$% con < g de agua a "D$% 0 8 g de cierta sustancia Y2Y a 4<$%. Si el calor especí6co de la sustancia Y2Y es ,<. @%uál será la temperatura 6nal de la me5claA a) "$% d) 4<
%$!) "<$% e) ;
%$ *($ %) 4; "9 8
a) ;?4< cal !) C4 cal c) 8 cal d) <4< cal e) 89 cal "9. Se tiene 4 g >ielo a H%, @qu/ cantidad de calor se le de!e de suministrar para que llegue a la temperatura de 8H%A !) 4 cal
c)
48
4 8
a) ; 0 9 d) ? 0 "<
Q(cal)
" 4< !) " 0 "< e) C 0 "
8 8< c) 9 0 "<
44. Se dispara una !ala de < g contra un !loque de >ielo, donde inicia su penetracin con una #elocidad de ; m=s, se introduce una distancia de " cm, fundi/ndose parte del >ielo. @Qu/ cantidad de >ielo se con#ierte en agua+ en gramosA (el >ielo de!e estar a H%)
e) 8 cal
"D. Se tiene " g de #apor de agua a "H%. @Qu/ cantidad de calor se le de!e e2traer para que llegue a la temperatura de 9H%A a) 89 cal !) < cal d) ? cal e) 49 cal
c)
4. *enemos 4 g de agua a H%. @Qu/ cantidad de calor se le de!e e2traer para con#ertirlo en >ielo a H%A a) 9 cal
4". Gna muestra de mineral de " g de masa reci!e calor de modo que su temperatura tiene un comportamiento como el mostrado en la 6gura. 1eterminar los calores latentes especí6cos de fusin 0 #apori5acin en cal=g
c) 4
%$"C. Se tiene < g de >ielo a R"H%, >allar el calor total suministrado para que se con#ierta en #apor de agua a "H%.
a) " cal cal d) ; cal
e) ; cal
!) "? cal
c) 4 cal
a) ,<;< d) ,948
!) ,?C4 e) ,C?;
c) ,C?;
4;. Gna !ala de plomo que lle#a una #elocidad de 8 m=s c>oca con una pared 0 penetra en ella. Suponiendo que el "Z de la energía cin/tica de la !ala se in#ierte en calentarla. %alcular en cuántos $% se ele#ará su temperatura. % e(P!) ,;cal=g.$% a) ?;CH% !) ?;CH% d) 94H% e) "H%
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
c) ?;,CH%
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /0/ E#&e+a#,a e cal"a 48. Se tiene 9 g de agua a "H%, determine cuántas 'ilocalorías se necesita para #apori5arlo totalmente. a) ;,?" d) ?,;?
!) 8,;4 e) C,"4
c) <,"9
a) 9,C4Z !) ??,??Z c) 89,??Z d) ";;,;;Z e) "8Z
4<. Qu/ cantidad de calor se requiere para con#ertir " g de >ielo a R"H% en #apor a "H%. a) "4< cal cal d) C4< cal
!) < cal
c)
?
!) 99 cal
a) 4 d) ?
!) 8 e) 9
c)
e) "4 cal
a) 4 g de >ielo 0 9 g !) " g de >ielo 0 D g c) " g de agua. d) < g de >ielo 0 < g e) 8 g de >ielo 0 ? g
de agua. de agua. de agua. de agua.
49. @Qu/ masa de >ielo fundente se necesita para condensar 0 lle#ar a H%, 4< 'g de #apor de agua que están a "H%A !) "< 'g
;". Gn calorímetro cu0o equi#alente en agua es de < g contiene 8 g de >ielo a R"H%. @%uál será la temperatura 0 la condicin del material en el calorímetro, si se #ierten " g de agua a 4H% en /lA
c) ""
4C. Si le suministramos <; cal de calor a " g de >ielo a R"H%, cuál será la composicin 6nal del sistema.
a) " 'g 'g d) "C< 'g
;. <8 g de >ielo a H% se me5clan con <8 g de agua a 9H%. Ka temperatura 6nal de la me5cla en H%, es de:
e) 9 cal
4?. allar el calor que li!era 4 g de #apor de agua que se encuentra a "4H% de manera que se logre o!tener agua a DH%. a) 9 cal cal d)""4 cal
recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le. @Qu/ porcenta7e de la masa total será agua líquida en el equili!rio t/rmicoA
c)
4
e) 4< 'g
4D. asas iguales de >ielo a H% 0 #apor de agua a "H%, se me5clan en un
a) H%+ "C,ielo 0 el resto agua. !) "H%+ 44,ielo 0 el resto agua. c) H%+ 44,ielo 0 el resto agua. d) ielo 0 el resto agua. e) H%+ "9,"g de >ielo 0 el resto agua.
de de de de de
;4. Gn calorímetro de equi#alente en agua desprecia!le, contiene < g de agua 0 ; g de >ielo, todo ello a la temperatura de H%, se toma un !loque metálico de " 'g de un >orno cu0a temperatura es de 48H% 0 se de7a caer rápidamente dentro del calorímetro resultando la fusin e2acta de todo el >ielo. @%uál >u!iese sido la temperatura 6nal del sistema en H%, de >a!er sido do!le la masa del !loqueA
Acae!"a A#$o#"o Ra"!o#" S"e!%re lo& Pr"!ero&
ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /3/ E#&e+a#,a e cal"a a) "8 d) 48
!) "9 e) ;
c) 4
;;. Si ," 'g de #apor de agua a "H%, se condensa en 4,< 'g de agua a ;H% contenida en un calorímetro de aluminio de ,< 'g. @%uál será la temperatura 6nal de la me5claA. % e(&l) ,4cal=g.$% a) <;,CH% 88,
!) ?8,CH%
c)
e) <4,?H%
;8. Gn sistema está constituido por la me5cla de < g de agua 0 " g de >ielo a H%. Se introduce en este sistema 4 g de #apor de agua a "H%. Suponiendo la me5cla li!re de inIuencias e2ternas. @%uál es la temperatura de la me5cla 0 la cantidad de #apor 6nalA a) "<H%+ ""? g g c) "<H%+ 84 g e) C
!) "H%+ "4? d) "H%+ C8 g
;<. En un calorímetro cu0o equi#alente en agua es de < g se tienen < g de agua a 4H%. %alcular la masa mínima de >ielo en gramos a H% que de!e agregarse para un má2imo enfriamiento. a) "C g d) ""C,; g
!) 4; g c) "< g e) ";C,< g
;?. En un calorímetro cu0o equi#alente en agua es de < g se tienen 4 g de 4B a la temperatura de 4H%. Si se le agregan "< g de >ielo a la temperatura de H%, determinar el estado 6nal del sistema.
a) *odo se con#ierte en líquido ( *E "$ % ). !) *odo se con#ierte en líquido ( *E $% ). c) a0 slido 9C,< g 0 líquido 4?4,< g. d) a0 slido 8 g 0 líquido ;" g. e) L.&. ;C. En un recipiente de capacidad calorí6ca desprecia!le se tienen < g de >ielo a R9H%. @Qu/ cantidad mínima de agua a <H% se requiere para derretir completamente el >ieloA a) 4 g d) ;9 g
!) 98 g c) ?4 g e) 98 g
;9. Gn recipiente calorímetro de co!re tiene una capacidad calorí6ca de ; cal=H% contiene <g de >ielo. El sistema inicialmente se encuentra a H%. Se >acen circular dentro del calorímetro "4 g de #apor a "H% 0 una atmsfera de presin. @%uál es la temperatura 6nal del calorímetro 0 su contenido en H%A a) < d) 8<
!) 8 e) C
c) ?
;D. Gn cu!o de >ielo cu0a masa es de "? g 0 temperatura de R"H% se de7a caer dentro de un #aso con agua a H%. Si no >a0 p/rdida de calor al medio am!iente, @qu/ cantidad de agua líquida quedará, si en el #aso slo e2istía 8 g de aguaA (%alor especí6co del #aso ) a) g d) 8 g
!) ; g c) " g e) < g
8. En un calorímetro de aluminio ( % e(&l) ,44cal=g.$ % ) de " g de masa e2isten " g de agua a 4H%. Si se
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ACADEMIA ANTONIO RAIMONDI /;/ E#&e+a#,a e cal"a introduce un cu!o de >ielo de < g a R"?H%. allar la temperatura 6nal de equili!rio, en H%. a) R"< d) R<
!) " e)
c) "<
8". En un recipiente de co!re, calentado >asta una temperatura *" ;<$ % , >an puesto m4 ?g de >ielo a una temperatura *4
"$% . Entonces al 6nal en el recipiente qued m; <<g de >ielo me5clado con agua. allar la masa del recipiente. % e(%u) ,D;cal=g.$% ) a) "< g d) ; g
!) " g e) 4 g
c) 4"< g
84. @%uánto tiempo apro2imadamente podría >acerse funcionar un motor de 4 %.N. accionado con la energía li!erada por "'m; de agua del oc/ano cuando la temperatura de /sta desciende "H%, si todo el calor se con#ierte en energía mecánicaA (&sumir densidad del agua ; "'g=m 0 "%.N.C;< )
a) ? "< > !) C "< > c) < "< > d) 8 "< > e) C,D" "< > 8;. Gn #aso de masa mu0 peque[a contiene < g de agua a 9H%. @%uántos gramos de >ielo a R"H% de!en de7arse caer en el agua para lograr que la temperatura 6nal de equili!rio sea 4H%A ( % e(>ielo) ,
!) ; g
c) 49<,C g
d) 4<,? g
e) 4 g
88. El equi#alente en agua de un calorímetro de ; g de masa 0 calor especí6co ,"4 cal=gH% es: a) "4 g d) 8 g
!) 48 g e) < g
c) ;? g
8<. En un #aso lleno de agua a H% se deposita un cu!o de >ielo de 8 g a R 48H%, si no >a0 p/rdida de calor al am!iente. @Qu/ cantidad de agua se solidi6cará en gramosA a) ; !) ? c) "4 d) "< e) 8?. So!re el calor especí6co es cierto que: . Será constante e independiente del rango de temperatura en que se tra!a7e. . Será independiente de la masa del cuerpo. .1epende de la cantidad de calor entregado al cuerpo. a) NNF d) FNF
!) NFF e) NFN
c) FNN
8C. En un recipiente cu0a capacidad calorí6ca es " cal=H% se tiene 4 g de agua a "9H%. @Qu/ cantidad de calor se requiere para lograr >er#ir el aguaA a) "94 cal !) "?8 cal c) 48? cal d) 9? cal e) 9 cal 89. En la temporada de carna#ales, un muc>ac>o de7a caer de un !alde con agua desde una altura de " m, si toda la energía mecánica se con#ierte en calor. %uál será el incremento de temperatura del agua. g "m=s4 . (" oule ,48 cal)
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!) ,48H% c) 48H% e) Falta un dato
8D. Se calent una muestra de "g de un metal desconocido, gra6cándose las calorías #ersus la temperatura del cuerpo 0 se o!tu#o: Q(cal)
<;$
*($%)
alle el calor especí6co del metal en cal=gH% a) ," d) ,"D
!) ,"? e) ,"9
c) ,";
<. En un calorímetro de equi#alente en agua desprecia!le se introducen " 'g de agua a 8H% 0 9 g de co!re a R "H%. 1eterminar cuántos gramos de plomo a "H% se de!e de a[adir para que la temperatura del agua no #aríe. % e(P!) ,;cal=g.$% 0 % e(%u) a) " d) 4
,Dcal=g.$% . !) "? e) 4"
c) "9
<". Esco7a el enunciado incorrecto: a)
1urante la fusin a presin constante, adicin de más calor, simplemente le#anta la temperatura de la me5cla líquido\ slido. !) %ada sustancia puede e2istir en diferentes formas llamadas fases.
c) Ka fase líquida de una sustancia no muestra las regularidades de su fase slida. d) Ka temperatura de fusin depende de la presin. e) El calor latente de fusin depende de la presin. <4. Gn cu!o de >ielo cu0a masa es de < g 0 cu0a temperatura es de R"H%, se coloca en un estanque de agua la cual. @Qu/ cantidad de agua se solidi6caráA 1atos: %alor latente del >ielo 9 cal=g %alor especí6co del >ielo ,< cal=gH% a) ?,48 g d) 9,4 g
!) ;,"4 g c) <, g e) 9, g
<;. 1e los siguientes enunciados: . Ka temperatura de fusin depende de la presin e2terior. . El paso de #apor a slido se llama su!limacin. . El calor de fusin representa la cantidad de %alor que se de!e dar a la unidad de masa de alguna sustancia, que 0a >a alcan5ado su punto de fusin, para transformarlo en líquido, a la misma temperatura. a) *odos son correctos. !) Slo 0 son correctos. c) Slo 0 son correctos. d) Slo 0 son correctos. e) Slo es correcto. <8. allar la temperatura resultante de la me5cla de "< g de >ielo a H% 0 "<g de #apor de agua a "H%. %alor de fusin del >ielo: 9 cal=g %alor de condensacin del #apor de agua: <8 ca=g %alor especí6co del agua: " cal=gH% a) <H%
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!) 94H%
c) H%
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e) 49H%
<<. Esco7a el enunciado incorrecto: a) Si se en#ía corriente el/ctrica por un cuerpo metálico, /ste aumenta su temperatura. !) El calor es un Iuido. c) Si se quema una me5cla de gasolina con aire encerrada en un recipiente metálico, /ste aumenta su temperatura. d) Ka temperatura no es lo mismo que el calor. e) Si se pone en contacto un cuerpo caliente con uno frío, el calor pasa del primero al segundo. de energíaA Ka temperatura inicial del agua es de "H%. Se desprecian las p/rdidas de calor. a) 49,? 'g d)
!) 49? g e)
c) 4D,? 'g
!) ; e) "
>ielo a H%, @cuál será apro2imadamente la temperatura 6nal de equili!rioA a) "9H% d) 49H%
!) 44,"?H% c) 48H% e) ;H%
ielo a H%, es sometida a un proceso de calentamiento. Primero se derrite 0 6nalmente queda a la temperatura de 4H%. Suponiendo que no >u!o p/rdidas de calor, la cantidad de calorías necesarias para este proceso es: (calor latente defusin del >ielo 9cal=g) a) 4,? "< !) 8 "< d) 4 "?
c) 9 "<
e) 4,? "?
?. Gn slido de " g de masa 0 calor especí6co ,4 cal=gH% está a la temperatura de "H%. Btro slido tam!i/n de " g de masa 0 calor especí6co ," cal=gH% está a la temperatura de CH%. Kuego se ponen en contacto am!os cuerpos. 1eterminar la temperatura de equili!rio (H%). Suponga que los calores especí6cos permanecen constantes. a) D d) C<
c) 8
<9. Gn calorímetro, cu0o equi#alente en agua es de < gramos, contiene ; gramos de agua a la temperatura de 49H%. Si se introducen 4 gramos de
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!) 9< e) C
c) 9
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