FISICA II. CALORIMETRIA 1.
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ACADEMIA ACADEMIA PRE PRE U “EL UNIVERSITARIO”
Un sólido de 100g de masa y calor específico e% '00 ara obtener 0g de agua a '0ºC se meclan 6. 0,2 cal/g º C, está a la temperatura de 100 º C, agua a 30ºC con agua a &0ºC, *alle la cantidad otro sólido sólido también también de 100g de masa masa y calor calor de agua a &0ºC $ue fue usada! específico 0,1 cal/ º C esta a la temperatura de a% 33,3g 0º 0º C! "ueg "uego o se pone ponen n en cont contac acto to ambo amboss b% 3,3g 3,3g cuerp uerpos os!! #ete #eterm rmin inaar la tempe empera rattura ura de c% 3(,3g e$uilibrio en º C! C! d% 3-,3g e% 3,3g Calcular Calcular la masa masa de *ielo a 0ºC y la masa masa de 7. a% &0 +apo +aporr a 100º 100ºC C $ue $ue debe deben n mec mecla lars rsee para para b% '( obtener 2g de agua a 0ºC c% '0 a% 2g y 1-g d% ( b% 1( y 10g e% 0 c% 1- y 11g "a masa de un calorímetro de aluminio es 2)g, d% 2 y 3g el calor específico del aluminio es 0,22cal/g ºC, e% y 20g *alle el e$ui+alente en agua de este 5Cuánt 5Cuánto o de +apor +apor a 100ºC 100ºC deberá deberá estar estar en en 8. calorímetro! contacto con 0g de *ielo a 0ºC de manera $ue a% 00g el sistema se estacione a 0ºC6 b% 0g 0g a% -g c% (00g b% 1g d% -00g c% 23g e% 2000g d% 3g Calcule el calor necesario para derretir 10g de e% (-g *ielo cuya temperatura es .20ºC! ara el *ielo n un calorímetro de aluminio 7Ce 0!21% 9. Ce 0,( Cal/gºC de (00 gr, se tiene a 20ºC, 300 gr de agua! a% 00cal Un blo$ue metálico de 100 gr a 120ºC se b% (0ca (0call intr introdu oduce ce en el calo calorím rímet etro, ro, y lueg luego o de c% '00cal cierto tiempo la temperatura de e$uilibrio d% '(0cal es 2'ºC! #etermine el calor específico del e% &00cal metal 7Cal / g.ºC%! ncu ncuén éntr tres esee la temp temper erat atur uraa de e$ui e$uili libr brio io 0!3((2 9% 0!(21 0!(21 C% 1!3( 1!3( #%0!22( #%0!22( cuando meclamos (g de *ielo a 0ºC con 2(g 8% 0!3((2 de agua *ir+iendo %0!'2 a% 0ºC b% (0ºC (0ºC 10. :allar la temperatura de e$uilibrio cuando se c% -0ºC meclan 100g de *ielo a 0ºC, -00g de agua a d% 0ºC 0ºC y 100 g de +apor a 100 ºC! e% '0ºC "a masa masa de un automó+il automó+il es 1000)g 1000)g y lle+a lle+a una una +elo +eloci cida dad d de 3m/s 3m/s,, *all *allee las las calo calorí rías as 8% 30ºC 9% (0ºC C% 0ºC #% &0ºC % 110ºC prod produc ucid idas as al fren frenar ar el auto auto *ast *astaa dete detene ners rse! e! broca de fierro 11. 11. Una 140,2cal o 7Ce -0;/ué masa de aceite deberá contener el recipiente para $ue la d% 20'0 temperatura final no supere los 0 oC6
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CALORIMETRIA a% 0,2(
b% 0,30
d% 0,0
e% 0,(
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UNIVERSITARIO” c% 0,3(
Un cla+o de *ierro de 20 gr y calor específico '1 4oule /
13 m/s! ?i la mitad de la energía cinética se con+ierte en energía térmica del cla+o! 5Cuántas +eces *ay $ue golpearlo para ele+ar su temperatura en 2(ºC6 8% (2 9% ' C% 3 #% 2 % 3( n un recipiente de capacidad calorífica despreciable se realian sucesi+os e@perimentos con los lí$uidos 8, 9 y C de masas iguales y cuyas temperaturas iniciales sonA 1(, 2 y 31 ºC respecti+amente! Cuando se meclan los lí$uidos 8 y 9 la temperatura final de e$uilibrio es 20ºC, pero cuando se meclan 9 y C la temperatura final de e$uilibrio es 2&ºC! :allar la temperatura de e$uilibrio cuando se meclan los lí$uidos 8 y C! 8%2!12 ºC 9% 22(ºC C% 00 ºC #% 1(0 ºC %300 ºC
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8% 2 cubitos C% ' cubitos % 20 cubitos
9% cubitos #% 10 cubitos
Un calentador de 20& G*at se sumerge en '00cm3 de agua a 10ºC en un recipiente debidamente aislado! 58l cabo de $ué tiempo el agua alcanará una temperatura de ((ºC6 8%12 min 9% 3( min C%0( min #%( min % 0
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( C e = 0,03) está a 10 =C y tiene una masa de 0,( )g! Hecibe simultáneamente 100 gr 17.
( C e = 0, - ) de aceite a 0 =C y 200 gr de agua a -0 =C! ncuentre la temperatura de e$uilibrio! a% 3,' =C b% 3',' ºC c% 3&,' ºC d% -,' ºC e% (2,& ºC 18.
#etermine la rapide $ue debe tener un proyectil, $ue se encuentra a 30ºC, para $ue al estrellarse contra una pared de concreto se fusione totalmente utiliando sólo el 2B de su energía inicial! Considere para el proyectilA Calor específico 0,02 cal/g ºC, temperatura de fusión 230 ºC calor latente de fusión 1- Cal/g 71 cal D E ,2;%! (0 √ m/s 200 √10 m/s 00 √ ( m/s 100 √ ( m/s 300 √ ( m/s
n un recipiente de capacidad calorífica despreciable se tiene &(0 g de agua a 20ºC si se desea beber agua a 10ºC! 5Cuántos cubitos de *ielo de 10g cada uno a F10ºC debe de colocarse en el recipiente6
#os cuerpos esféricos del mismo material, R
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2 R
de radios y ! Cuyas temperaturas son ( =C y &0 =C respecti+amente se forman en contacto! #etermine la temperatura final de e$uilibrio! a% (( =C b% -( =C c% ( =C d% '( =C e% '& =C n un recipiente cerrado de capacidad calorífica despreciable, se tiene 13( g de agua a '0 =C, si en el recipiente se inyectan ( g de +apor de agua a 100 =C! 5Cuánto es la temperatura final de la mecla6 a% '( =C b% '2 =C c% &0 =C d% &' =C e% 100 =C 19.
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CALORIMETRIA Una esfera de acero 73 )g (00 );/)g =C '0 =C% se pone en contacto con otra de plomo 7()g 10);/)g =C 20 =C%! #etermine la temperatura de e$uilibrio de los cuerpos si *asta ese instante el medio absorbió 20 ); de calor! a% -!( =C b% '!& =C c% &! =C d% -0!' =C e% !3 =C 20.
21.
n un recipiente de capacidad calorífica despreciable, se tiene 10 )g de un lí$uido
I x I cuya temperatura es (0 =C! ?e le agrega *ielo 1 )g de *ielo a F (0 =C! ?i la mecla lí$uida $ue resulta tiene una temperatura de 30 =C! #etermine el calor
I x I específico del lí$uido ! a% 0,(( cal/g =C b% 0,-( cal/g =C c% 0,( cal/g =C
d% 0,&( cal/g =C
e% 0,'( cal/g =C 22.
Un proyectil de 100 g impacta contra una pared con una rapide de 200 m/s! ?i luego de introducirse en ella se detiene! #etermine en cuánto +aría su temperatura si se sabe $ue disipó el 20B de su energía mecánica al medio ambiente!
cal C e proyectil = 0,12 g °C ÷
UNIVERSITARIO” b% 2, @ 10 F =C
c% 2,3 @ 10 F 3 =C
d% 2,3 @ 10 F ( =C
e% (,3 @ 10 F =C
24. Un
blo$ue de *ielo de 1,0 )g a 0=C es lanado sobre una superficie *oriontal rugosa con una rapide de 10 m/s! ?i el blo$ue se detiene luego de recorrer cierta distancia! #etermine cuanto *ielo se derrite debido a la fricción, suponiendo $ue todo el calor liberado debido a la fricción es absorbida por el *ielo! a% 3/( d% 3/0
b% 3/2(
c% 2/&
e% 3/20
Un estudiante mecla dos cantidades de un mismo fluido $ue están a diferentes temperaturas! "a masa y la temperatura en
Una broca de fierro o 7Cefe -0;/ué masa de aceite deberá contener el recipiente para $ue la temperatura final no supere los 0 oC6 a% 0,2(
?eJale la +eracidad 7K% o falsedad 7L% de las siguientes proposicionesA a% ' =C b% 1- =C c% 32 =C M! ntre dos cuerpos con distinta temperatura tendrá mayor calor el de mayor temperatura MM! "a ecuación dimensional del calor es la d% ' =C e% 2 =C misma $ue la del traba4o MMM! l e$ui+alente mecánico de la caloría es 1 23. Un blo$ue de 100 )g, cae desde 100 m de cal ,1'- ; altura sobre un estan$ue de agua $ue a% KKK b% LKK c% LLK 3 contiene 100 m de agua! :allar el d% LKL e% LLL incremento de temperatura en =C, si toda la energía es absorbida por el agua! 7g 10 28. Un sólido uniforme se di+ide en dos partes de masas m1 y m2! ?i ambas partes reciben m/s2% la misma cantidad de calor, la masa m 1 a% ',3 @ 10 F =C ele+a su temperatura en un grado, mientras 27.
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CALORIMETRIA $ue la masa m2 ele+a su temperatura en tres grados! "a raón de las masa m 1/m2 esA a% 2 b% 3 c% d% ( e% 1 Un calentador de agua puede generar '000
Un calorímetro de 100 g de masa y calor específico 0,02 Cal/goC, contiene (00 g de agua y todo el sistema está a 30 oC! Una muestra de 10g se calienta a 200oC y se introduce en el calorímetro! :allar el calor específico de dic*a muestra apro@imadamente! Considere temperatura de e$uilibrio 100=C 7en Cal/goC%! a% --,& b% (3,& c% 3,' d% 3(,1 e% 2-,& 30.
5"ogrará fundirse totalmente un blo$ue de *ielo de 12(0 g de masa a 0 oC, si se le entregan '0000 Cal6 ?i no es así! 5Cuántos gramos se fundirán6 7en g%! a% 1000 b% 2000 c% 3000 d% 000 e% (000 31.
n una cacerola se ec*a agua a 10 oC y se pone a calentar sobre un *ornillo eléctrico! 8l cabo de 10 minutos el agua empiea a *er+ir! 5Cuánto tiempo tardará en +aporiarse totalmente6 a% 0 minutos b% 1 * c% 3/ * d% 1/2 * e% 1/ * 33. 5>ué gradiente térmico deberá e@istir en una planc*a de aluminio $ue transmite 'Cal/s cm26! "a conducti+idad térmica del aluminio es 0,( Cal/s cmoC 7en oC/cm%! a% .12 b% .13 c% .1 d% .1( e% .132.
UNIVERSITARIO” Nemperatura de fusión 0oC Nemperatura de ebulliciónA o N 100 C a% KKKLL b% KKLLL c% LLLLL d% KKKKK e% KLKLK
MK! K!
"a cantidad de calor $ue se le entrega a (00g de agua inicialmente a 10 oC depende del tiempo segOn > 200t, donde PtQ, está en segundos y > en calorías! #etermine PtQ en el instante $ue la temperatura del agua es -0oC! a% 120 s b% 130 s c% 100 s d%12(s e%200s 36.
Una muestra de +ulcanita, inicialmente en la fase sólida, +aría su temperatura segOn se ilustra en el gráfico! ?i su calor específico en la fase lí$uida es el doble $ue en la fase sólida! 5Cuánto calor 7en
38.
n un diagrama de temperaturaF calor se muestra el calentamiento y cambio de fase de una piea metálica de 1(0 g de masa, calcule el calor latente específico de fusión!
:allar la temperatura de e$uilibrio cuando se meclan 100 g de *ielo a 0 oC, -00g de agua a 0oC y 100g de +apor a 100oC 7en o C%! a% (0 b% -0 c% 0 d% '0 e% &0 34.
l gráfico muestra el comportamiento de la temperatura de un cuerpo, cuya masa es 1
a% 3 cal/g c% & cal/g
b% - cal/g d% 1' cal/g
e% 2 cal/g
5>ué cantidad de calor en
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CALORIMETRIA d% 10 40.
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e% 1-00
?e sabe $ue un calorímetro posee un e$ui+alente en agua de (0 g! ?i su calor específico es de 0,( cal/g ºC! 5Cuál es la +erdadera masa del calorímetro6
a% '00 g b% 00 g d% &00 g e% '(0g
c% -00 g
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