ENERGÍA TÉRMICA Y CALOR DATOS Calores específicos (J·kg–1

Departamento de Física y Química
Curso 2010–2011
ENERGÍA TÉRMICA Y CALOR
DATOS
–1
–1
Calores específicos (J·kg ·ºC ): Agua : 4180; hierro: 472; aluminio: 899; hielo: 2090;
Calor latente de fusión del hielo: 355 kJ/kg calor latente de vaporización del agua = 2257 kJ/kg.
1. Tenemos un cubo de hielo de 10g que se encuentra a una temperatura de -8ºC. Determina:
a) La energía calorífica necesaria para elevar su temperatura hasta los 0ºC.
b) La energía necesaria para que se funda el cubo de hielo.
c) El calor necesario para elevar el agua obtenida desde 0ºC hasta 100ºC.
d) La energía requerida para vaporizar el agua a 100ºC.
167,2 J; 3,55 kJ; 4,18 kJ; 2,257 kJ
2. Una cazuela de metal de 500 g se enfría desde 92,4 ºC hasta 18 ºC, cuando se sumerge en un litro de
agua que está a 10ºC. Calcula el calor específico del metal.
–1
895,3 J·kg ·ºC
–1
3. Se mezclan tres litros de agua que se encuentran a 24ºC con dos litros que están a 40ºC. Calcula la
temperatura final de la mezcla.
30,4 ºC
4. Disponemos de un tornillo de aluminio de masa 424g, que se encuentra a una temperatura de 94ºC. Si lo
introducimos en un calorímetro que contiene 100g de agua a una temperatura de 18ºC, determina:
a) La temperatura de equilibrio.
b) La cantidad de calor intercambiado.
4
4
54,2 ºC; Energía cedida por Al: – 1,517×10 J; Energía absorbida por el agua: + 1,517×10 J
5. Se desean enfriar 4 kg de agua que están a 50 ºC, con agua a 20ºC, para que la mezcla tenga una
temperatura de 32 ºC. ¿Cuánta agua hay que añadir?
6 kg de agua fría
6. Queremos preparar un baño templado de 50 litros de agua a 40ºC. Si el agua del calentador está a 70ºC y
el agua corriente a 15ºC, ¿qué cantidad hay que utilizar de cada una?.
22,7 L agua caliente y 27,3 L del agua fría
7. Se mezclan 200 g de agua a 30ºC con 3 kg de hielo a –20ºC. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio?
(DIFÍCIL) Se congela el agua líquida y se sigue enfriando hasta –4,4 ºC
8. Un sistema aumenta su energía interna en 5000 J y realiza un trabajo de 2000 J, ¿Qué energía transfiere
en forma de calor?
+ 7000 J (endotérmico)
5
5
9. Un sistema intercambia 2×10 J de calor y 8×10 J de trabajo con el exterior. Calcular la variación de
energía interna en los siguientes casos:
a. El sistema realiza trabajo y recibe calor.
b. El sistema recibe calor y se realiza el trabajo sobre él.
c. El sistema cede calor y realiza trabajo.
d. El sistema cede calor y se realiza trabajo sobre él.
5
6
6
5
– 6×10 J; + 10 J; – 10 J; + – 6×10 J
10. Se aportan 340 kJ por minuto a una máquina térmica que ofrece un rendimiento del 28 %. Hallar:
a. El trabajo mecánico realizado por minuto
b. La energía perdida por minuto
c. La potencia de la máquina
95,2 kJ; 244,8 kJ; Potencia total 5,67 kW; Potencia útil: 1,59 kW
José Luis Rodríguez Blanco
Energía térmica y calor