NIVEL1: Resuelva los siguientes ejercicios
CANTIDAD DE CALOR Q = m c ( Tf - To)
1.- ¿Qué cantidad de calor en Kcal ganan 3 kg de hierro al calentarse de 10K a 120K? VER VIDEO↑
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c Al = 0.215 Kcal/Kg°C c Cu = 0.092 Kcal/Kg°C
c Fe = 0.108 Kcal/Kg°C c Ag = 0.056 Kcal/Kg°C
2. ¿Qué cantidad de calor en J ganan 500g de cobre al calentarse de 20°C a 55°C?
3.- ¿Qué cantidad de calor en J ganan 3 lb de aluminio al calentarse de 25°C a 75°C?
4.- ¿Qué cantidad de calor se gana al calentar 800 g de aluminio
de 50°F a 240°F?
5.- Dos kg de plomo ganan 450J al elevar su temperatura a 220°C. Halle su temperatura inicial.
7.- ¿Cuántos g de cobre son necesarios calentar de 250K a 350K y ganar 40 Kcal de calor?
8.- La temperatura de 400g de plata baja de 212°F a 68°F. Halle su cantidad de calor perdida. RESP: -1.79 Kcal
9.- ¿Qué variación de temperatura experimentan 500g de hierro al perder 40 Cal de calor? RESP: 740.7 °C
10.- Quince Kg de una sustancia ganan 24 Kcal al subir su temperatura de 12°C a 20°C. Halle el calor específico de la sustancia. Resp: 0.2 Kcal/Kg°C
11.- Tres libras de Cu ganan 0.8Kcal de calor al calentarse hasta los 50°C. Halle su temperatura inicial. RESP: 43.6 °C
12.- 200 g de Cu se calientan de 283K a 413K. ¿Qué cantidad de Pb ganaría el mismo calor bajo las mismas condiciones que el Cu?
13.- ¿Cuántos gramos de hierro se necesitan para ganar 12 kcal de calor para elevar su temperatura de 20°C a 330°C?
14.- ¿A qué temperatura se hallan 200 g de aluminio para que ganen 400J de calor al subir la temperatura a 225°C?
15.- 600 gramos de una sustancia gana 2 Kcal de calor al calentarse de 20°C a 80°C. Halle el valor del calor específico de la sustancia.
16.- A 2.3 Kg de hierro se le baja la temperatura hasta los 25°C y pierde 2.12 Kcal de calor. ¿Cuál fue su temperatura inicial?
17.- ¿Cuántos gramos de cobre se necesitan para ganar 6 Kcal al variar la temperatura 80°C?
NIVEL 2
(necesita tabla de densidades y las siguientes fórmulas)
DENSIDADES DE ALGUNAS SUSTANCIAS EN KG/M3
SUSTANCIA
|
DENSIDAD
|
SUSTANCIA
|
DENSIDAD
|
Agua dulce
|
1000
|
Cobre
|
8900
|
Agua de mar
|
1025
|
Plata
|
10500
|
Hielo
|
920
|
Hidrógeno
|
0,08
|
Hierro o acero
|
7800
|
Aire
|
1,29
|
Diamante
|
3500
|
Oxígeno
|
1,43
|
Níquel
|
8600
|
Dióxido de Carbono
|
1,98
|
Oro
|
19300
|
Mercurio
|
13600
|
Aluminio
|
2700
|
Gasolina
|
680
|
Plomo
|
11300
|
Acetona
|
790
|
Benceno
|
900
|
Helio
|
0,18
|
1.- Una esfera de acero tiene un perímetro de 48 cm y su volumen es igual al de un cilindro de plomo cuyo radio mide el triple que su altura. Halle la cantidad de calor ganada por cada cuerpo al subir la temperatura 30°C y las dimensiones del cilindro y de la esfera.
2.- Un objeto de cobre esférico pesa 980 N. Halle su diámetro, volumen y cantidad de calor ganada al subir su temperatura 40°C.
3.- Un cilindro de acero gana 40 Kcal al subir su temperatura de 90°F. Halle sus dimensiones si la altura es igual al triple de su radio.
4.- El volumen de una esfera de acero de 50 cm de perímetro es el doble del de un cilindro de acero cuya altura y diámetro son iguales, ambos a 20°C. Halle las dimensiones de cada cuerpo y a qué temperatura ganarán 5 Kcal cada uno.
5.- Un cubo de cobre de 15 cm de lado sube su temperatura de 12°C a 45°C. Halle el calor ganado. Resp: 92.1851Cal.
6.- Un cubo de aluminio tiene 6 cm de lado a 10°C. ¿A qué temperatura ganará 450 cal de calor? Resp: 13.5558°C.
8.- Un cubo de acero tiene 0.864 m² de área total a 120°C. ¿Qué cantidad de calor pierde al bajar la temperatura a 30°C?
9.- Un iceberg cónico en su parte visible (sólo el 10%) tiene 8 m de alto y 40 m de perímetro. ¿Qué cantidad de calor se necesita para calentarlo 2°C?
10.- Un cubo de aluminio gana 2.5 Kcal al subir su temperatura de 22°C a 45°C. Halle el lado del cubo.
11.- Un cubo de acero gana 3 Kcal de calor al subir su temperatura 15ºC. Halle el lado del cubo.
12.- Una esfera de cobre pierde 4 Kcal al descender su temperatura de 122°F a 59°F. Halle su diámetro y su peso.
13.- Una esfera de acero de 12 cm de diámetro pierde 2 KJ de calor al bajar su temperatura desde 80°C. ¿A qué temperatura descendió?
RESP: 78.5°C
14.- Una esfera de acero y un cubo de cobre ganan la misma cantidad de calor al subir la temperatura 50°C. Halle la relación de la masa del acero conrespecto a la del cobre.
15.- El radio de un cilindro de plomo es 1/5 de su altura y gana 3.5 Kcal al subir su temperatura 50°C. Halle sus dimensiones.
16.- Un tanque cúbico de 1 m de lado y 5 cm de espesor contiene gasolina en un 70% y se calentará 1°C. ¿Qué cantidad de calor ganará la gasolina (ignore el material del tanque).RESP: 182.37 Cal
17.- Una persona de 60 kg trota a 2.5 m/s durante media hora, ¿Cuántas Kcal quemaría aproximadamente? RESP: 316 Kcal
18.- Para quemar 400 Kcal la persona del ejercicio 6, ¿Qué tiempo debe trotar?
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EJERCICIOS RESUELTOS DE CALOR LATENTE
1.- Se calientan 500g de cobre desde los 300K. ¿Qué temperatura debe alcanzarse para ganar 700 Kcal de calor?
masa = 500g = 0.5 kg; To = 300K = 27ºC; Lf = 50 Kcal/kg
Lv = 1110 Kcal/kg; QT= 800 Kcal; Fusión del cobre = Tfus = 1083ºC
Vaporización del cobre = Tvap = 2330ºC
calor específico del cobre = 0.092 Kcal/kgºC
Se necesita calcular:
masa = 500g = 0.5 kg; To = 300K = 27ºC; Lf = 50 Kcal/kg
Lv = 1110 Kcal/kg; QT= 800 Kcal; Fusión del cobre = Tfus = 1083ºC
Vaporización del cobre = Tvap = 2330ºC
calor específico del cobre = 0.092 Kcal/kgºC
Se necesita calcular:
1) el calor sensible para llevar la temperatura al punto de fusión Q1,
2) el calor latente para fundir el cobre Qf,
3) el calor sensible para llevar al cobre al punto de vaporización Q2,
4) el calor latente para vaporizar al cobre QV.
Q1 = mc (Tf - To) = mc (Tfus - To) = 0.5 kg (0.092 Kcal/kgºC) (1083ºC - 27ºC) = 48.58 Kcal
Qf = mLf = 0.5 kg (50 Kcal/kg) = 25 Kcal
Q2 = mc(Tf - To) = mc(Tvap-fusión) = 0.5 kg(0.092 Kcal/kgºC)(2330ºC-1083ºC) = 57.36 Kcal
QV = mLv = 0.5kg (1110 Kcal/kg) = 555 Kcal
Q1 + Qf + Q2 + QV = 685.94 Kcal
700 Kcal - 685.94 Kcal = 14.06 Kcal
14.06 Kcal = 0.5 kg (0.092 Kcal/kgºC) (Tf - 2330ºC)
14.06 Kcal = (0.046 Kcal/ºC) (Tf - 2330ºC)
14.06ºC / 0.046 = Tf - 2330ºC
305.65ºC + 2330ºC = Tf = 2635.65°C
2.- ¿Qué cantidad de calor se gana al calentar:
5.- ¿Qué cantidad de calor es necesaria para que 500 cm3 de aluminio se conviertan en 500.4 cm3 al aumentar la temperatura desde los 30°C?
- 400 gramos de hierro de 200ºC a 2000ºC?
- 2.5 libras de cobre de 100ºC a 1200ºC?
- 600g de agua de -20ºC a 120ºC?
- 1.5 kg de plomo de 50ºC a 1000ºC?
- 0.075 TM de aluminio de 400K a 1800K?
3.- ¿Qué cantidad de calor se pierde al enfriar
- 800g de hierro de 2100K a 300K?
- 1200g de aluminio de 800ºC a 200ºC?
- 1 litro de agua de 20ºC a -20ºC?
- 100g de etanol de 100ºC a -50ºC?
4.- Se calientan X g de hierro de 400K a 2400K ganando 400Kcal de calor. Halle la masa del hierro.
6.- Se calientan 800 gramos de hierro desde los 25ºC. ¿Qué temperatura debe alcanzarse para ganar 500 Kcal de calor?
7.- Se calientan 2.31 Lb de cobre de 50ºF a 1868ºF y en el proceso se ganan 210 Kcal de calor. Halle la masa del hierro.