Alumna: Navarrete Alaniz Ana LauraGrupo: 1OM2 Problemario: Calor y Energía Térmica 1.- Considere el aparto de Joule descrito en la figura 20.1. Las dos masas son de 1.50 kg cada una y el tanque se llena con 200g de agua. ¿Cuál es el aumento de la temperatura del agua después de que las masas descienden una distancia de 3.00 m? Datos: Q=0 ∫ ¿=Q+W =0+W =2mgh ∆ E¿ ∫ ¿=mCe ∆T 2 mgh=∆ E ¿ m (3.00 m) s2 2 mgh ∆T= ∆T = mH O C e H O J ( 0.200 kg ) 4186 Kg ° C ( ) ( 2 )( 1.50 kg ) 9.8 ( ) 2 ∆ T =0.105 ° C 2 2.- Una persona de 80 kg que intenta bajar de peso desea subir una montaña para quemar el equivalente a una gran rebanada de pastel de chocolate tasada en 700 calorías (alimenticias), ¿Cuánto debe ascender la persona? Datos: h= 700 cal=2930.200 J 2930.200 J h=3.7375 m m ( 80 kg ) 9.8 2 s ( ) Q=m . g . h h= Despejando: Q mg 4.- ¿Cuántas calorías de calor son necesarias para aumentar la temperatura de 3.0 kg de aluminio de 20°C a 50°C. Q=m Ce ∆ T ( Q=( 3.0 kg ) 900 Donde; masa = 3.0kg J (30 ° C) kg ° C ) ∆T = Tf-Ti= (50°C-20°C)=30°C Q=81000 J Q=19.35 cal 6.- El punto de fundición del oro es de 1064°C y el punto de ebullición es de 2660°C. a) Exprese estas temperaturas en kelvins. b) Calcule las diferencias de estas en grados Celsius y en grados kelvin y compare los resultados. PuntoFusión=1064 ° C a ¿ ° K =° C +273 ° K =2660+273 .¿Cuánto calor debe agregarse a 20 g de aluminio a 20 °C completamente? Datos: Masa: 20 g Punto de fusión del aluminio: 660.19 x 103 +(0.97 x 105 para fundirlo .3°C Calor especifico del aluminio: 0. Q=ml C ( T f −T l ) T f= mc C c T c + ml C l T l ml C l +mc C c Q=mc C ( Tc−T f ) J J ( 90 °C ) +( 0.Punto Ebullición=2660° C ° K =1064+273 ° K=2933 ° K ° K =1337 ° K b ¿ 2660 ° C−1064 ° C 2933 ° K −1337 ° K 1596 ° C 1596 ° K 7.9 712..01 g) 4..La temperatura normal de un cuerpo humano es de 98. e ignore la capacidad calorífica del recipiente).19 x 10 kg ° C kg ° C ( ( 0.215 (cal/g. Exprese estas temperaturas en grados Celsius.19 x 103 (10° C) kg ° C kg ° C J J 3 ( 0.3 T f =85.6 ° F ° C=( ° F−32 ) ( 59 )° C=( 102−32) ( 59 ) T f =102 ° F ° C=( 98.01 g) 4.¿Cuál es la temperatura de equilibrio final cuando 10 g de leche a 10°C se agregan a 160 g de café a 90°C? (Suponga que las capacidades caloríficas de los dos líquidos son las mismas que las del agua.19 x 10 3 T f= T f= ) ( ) ( ( ) ) 60336+ 419 60755 = 670. ºC) Calor latente de fusión: 3. Una persona con fiebre puede registrar 102°F.8° C ° C=37 ° C 13.6−32 ) ( 59 )° C=38.16 kg ) 4.4+ 41.6°F.16 kg ) 4.29° C 12. T c =98. ..76536 J X ------2753.0000 m Lf =2.4 × 10−5 ° C−1 ) ( 100 ° C−20 ° C ) +3.29 cal 1Cal =4.3°.76J+7940J=19459. ¿Cuál es su longitud a a) 100°C y b) 0°C? ∆ L=Lo α ∆ T a ¿ Lf =( 3.29 cal Calor necesario para fundir el Aluminio (Cambie de estado) Q=11519.¿A qué temperaturas son iguales las lecturas en un termómetro Fahrenheit y en un termómetro Celsius? ° C=( ° F−32 ) ( 59 ) 5 x= ( x−32) 9 ° C=° F=x 4 x =−160 9 x=5 x−160 x= −160 40 9 x−5 x=160 x=−40 ° C=−40° F 16. ¿Cuánto hielo a 0°C debe agregarse para reducir la temperatura del té a 10°C? Q=mC ∆T (20 ºC)(1 cal/g ºC )(1000 g)=(10 ºC)(1 cal/ g ºC )(m) m=(20ºC )(1000 g)/(10 ºC)2000 g mhielo=2 kg .3°C) = 2753. 99856 m 18.0000 m Lf −Lo=Lo α ∆T Lf =3 .0000 m) ( 2.1J = 4.Con un litro de agua a 30°C se prepara té helado.186 cal Calor necesario para cambiar de estado: (3.0000 m) ( 2. ΔT Q= (0..186 J X= 11519.0000 m de largo a 20°C.4 × 10−5 ° C−1 ) ( 0 ° C−20 ° C ) +3.3°C Utilizando fórmula para calcular calor transformado: Q= Ce.00576 m Lf =Lo α ∆ T + Lo b ¿ Lf =( 3. ºC)(20)(640.20°C = 640.Ti ΔT=660.76 J 15.97 x 105) (20g)= 7940J Por fórmula: ΔT= Tf.m.Un tubo de aluminio tiene 3.215cal/g. Si 90. A 0°C su longitud es de 40.. El coeficiente de dilatación de este hule es igual −1 a C °¿ −5 −22 ×10 ¿ (el signo negativo significa que el hule se contrae cuando se calienta).7 J J ( 0.975 cm? .3 Kg ) 450 + ( 0. A) ¿Cuál es el coeficiente de dilatación lineal de la aleación? b) ¿Cuál es la temperatura cuando la longitud es 39..09 kg ) 130 kg ° C kg ° C ) ( 0. 010 m −22 ×10−4 ( C ° ¿−1) ( 30 ° C ) ¿ 0.7°C 21.2× 10−5 ° C−1) ( 30 ° C ) +2 m Lf =2.3 Kg ) 450 Sustituyendo valores : T f = ( ( ) ) ( ) T f =¿ 146.41 = 135+11.3 ° C ) kg ° C kg ° C 2700+3829.09 kg ) 130 (327.0 g fundida de hierro inicialmente a 20. ¿Cuál es la temperatura final del sistema? (Suponga que no hay pérdidas de calor) Q=m Pb C Pb ( T f −T Pb ) T f= mFe C Fe T Fe +mPb C Pb T Pb m Pb C Pb +mFe C Fe Q=m Fe C Fe ( T Fe −T f ) ( J J ( 20° C)+ ( 0.00072m Lo = ¿ 22.se utiliza como termómetro una varilla de metal de cierta aleación.0°C.0 g de plomo fundido a 327. Las vías se colocan extremo con extremo con un espacio con hule sintético entre ellos.000 cm y a 100°C su longitud es 40. ¿Qué espesor deberá tener el espaciador para que se contraiga lo mismo que se expanden las vías cuando la temperatura aumenta 30°C? ∆ L=Lo α ∆ T Lf −Lo=Lo α ∆T Lf =( 2 m) ( 1.20.3°C se vierten en una pieza de 300.Una vía de acero tiene 2m de longitud.060 cm.. 00072 m Lf =Lo α ∆ T + Lo ∆ L=Lo α ∆ T Lo=0 . a ¿ α= ∆ L=Lo α ∆ T α= ∆L L o ∆T 0.4 × 10−5 ° ) ( 80 ° C−20 ° C ) ) =0.5× 10−5 ° C−1 ) (T f −0 ° C) T f= 39.Un cilindro hueco de aluminio con 20 cm de profundidad tiene una capacidad de 2.. 36 ml V =V o (1+ k ∆ T ) Vt=1900.060 cm −5 −1 α =1. Se llena completamente con trementina y se calienta hasta 80°C.000 litros a 20°C.El tanque de gasolina de un automóvil se llena hasta el borde con 45 litros (11. 66 ° C 29. justo antes de estacionar el vehículo bajo el sol a 35°C ¿Cuánta gasolina se derramará del tanque como resultado de la expansión? (Desprecie la expansión del tanque..0864 x 100=8.975 cm−40 cm=( 40 cm ) ( 1.63 LAl=( 60 ) ( ( 2.) . ¿a qué distancia por debajo de la superficie superior del cilindro se encuentra la superficie de la trementina? V t=2000 ( 9 X 10−4 ) ( 60 )=108 9x10-4°C-1 LAl=( 60 ) ( ( 2.5 ×10−5 ° C−1 ) T f =−41.9 gal) de gasolina a 10°C.72 cm −5 cm 31. 5 ×10 ° C ( 40 cm ) (100 ° C) b ¿ Lf −Lo=Lo α ∆T 39.4 × 10 ° ) ( 80 ° C−20 ° C ) ) =0.0864 x 20Vt =1 .975 cm−40 cm +0 ° C ( 40 cm ) ( 1.36 ( 9 X 10−4 ) ( 60 )=102.64 Vd=Vt−VAl=108−8.64 Vd=99 . a) ¿Qué cantidad de trementina se derrama? b) Si se vuelve a enfriar a 20°C. 75 π A=1.9.013 cm3 V f =( 53.01755 cm aumento de la longitud=0 .El elemento activo de cierto láser se hace de una barra de vidrio con 30 cm de longitud y 1. 01755 mm b ¿ Lf =( 1. 0008775 μm 2 2 c ¿ A=0.7671 cm V =( 1. 06 L 33.50 cm ) ( 9 × 10−6 ° C−1 ) ( 65 ° C ) +1. Si la temperatura de la barra de incrementa en 65°C.10603782cm3 aumento del volumen=0 .94 L vold .5 cm de diámetro. b) su diámetro y c) su volumen.50 cm Lf =1.7671 cm 2 ) ( 30 cm ) V =53.013 cm3 ) ( ( 3 ) (9 ×10−6 ° C−1 ) ) ( 65 ° C ) +53.5008775 cm aumento del di á metro=0. [Tome α= −1 C°¿ −6 9 ×10 ¿ .] ∆ L=Lo α ∆ T a ¿ Lf =( 30 cm ) ( 9 × 10−6 ° C−1 ) ( 65 ° C ) +30 cm Lf −Lo=Lo α ∆T Lf =30.6 ×10−4 ( C ° ¿−1) (25 ° C) 1+¿ 45 L V o= ¿ V =V o (1+ k ∆ T ) V o= V 1+k ∆ T V o=43. 093 cm 3 .013 cm 3 V f =53.. encuentre el aumento en a) su longitud.=1 .