EJERCICIOS TEMA 6 (ENERGIA TÉRMICA)

Transcripción

1 EJERCICIOS TEMA (ENERGIA TÉRMICA) 1-Se necesian 710 Julios para elevar 1 K la emperaura de 1 Kgr de una ciera susancia. Deermina la capacidad calorífica específica de la susancia anerior. De que susancia puede raarse? Q m. c.( c.(273) 710 c 273 Julios c 2'.º C kgr 2-Que energía se necesia para elevar 20 ºC la emperaura de 200 grs de cobre? 200 gr 0 2 Kgr Sabemos que c 38 J/Kgr ºC Q m. c.( 2 Q 0'2.38.(20) Q 1544Julios 3-Cuando se eleva la emperaura de 2 Liros de agua, si se le comunica una energía de 2500 Julios? Sabemos que c del agua es 4180 J/Kgr ºC 2 Liros 2 Kgrs Q m. c.( '299ºC 4-Si se mezclan 5 L de agua a 20'C con 3 L de agua a 100 C, cual será la emperaura de la mezcla cuando se alcanza el librio érmico? m c.( ) m. c.( ) (100 ) ( 20) 3.(100 ) 5.( 20) ºC

2 5-En un calorímero se añaden a 2 L de agua, que esa a 20ºC, 200 g de un meal que se halla a 250 C. Si la emperaura de librio es de 25 C, cual será el calor especifico del meal? C agua 4180 J / kg ºC 2 Liros 2 Kilogramos 200 gr 0 2 Kgr mmeal. cmeal.( 1 ) magua. cagua.( 2 ) 0'200. C.(250 25) (25 20) meal 0 '200. C meal (5) 45. C meal C meal 829'88 J / kg ºC C meal - Se calienan 500 g de cobre a 100'C y se colocan en un calorímero que coniene 800 g de agua a 15'C. La emperaura de librio es de 19,7 C. Calcula el calor específico del cobre. 500 grs 0 5 Kgr 800 grs 0 8 Kgr C agua 4180 J / kg º C mcobre. ccobre.( 1 ) magua. cagua.( 2 ) 0'5. c.(100 19'7) 0' (19'7 15) cobre 0 '5. c.(80'3) 0' (4'7) cobre 40 ' 15. c 1571'8 cobre 1571'8 40' 15 c cobre 391'45 J / kg ºC c cobre 7-Se caliena 1 kg de hielo a 0 C hasa que se funden 300 g. Calcula la energía que se ha necesiado para ello. 300 Gramos Kgr Q m. L F 3 Q 0' Q Julios 8-En un calorímero se colocan 5kg de agua a 50 C y 1 kg de hielo a -80'C. Calcula la emperaura final de la mezcla. Primero vamos a calcular la emperaura de los dos elemenos cuando el hielo alcanza los 0ºC. La energía que absorbe el hielo hasa llegar a los 0 ºC:

3 Q m. c.( 2 Q (0 ( 80)) Q Q 18000Julios La energía que cede el agua será la que ha absorbido el hielo es decir 1800 julios. De la siguiene formula podremos por lo ano saber a que emperaura llegara el agua, después de haber cedido dicha energía calorífica al hielo: Q m. c.( (50 1) (50 1) '9ºC 1 En ese puno enemos 1 kgr de hielo a 0ºc y 5 kgr de agua a 41 9 ºC Durane la fusión del hielo, ese no cambia de emperaura, pero consume energía: Q m. L F 3 Q Q Julios Esa energía que absorbe el hielo durane la fusión es la que cede el agua, y por lo ano el agua alcanzara la emperaura siguiene: Q m. c.( (41'9 1) (41'9 1) (41'9 1) '93ºC 1 Ahora enemos 1 kgr de agua a 0ºC y 5 Kgr de agua a 25 9 ºC Y por lo ano la emperaura de librio érmico será: m c.( ) m. c.( ) (25'93 ) ( 0)) (25'93 ) 4180.( 0)) '0ºC

4 Esa es la emperaura que alcanza la mezcla cuando llega al librio érmico 9-Cual es el rendimieno de una ransformación energéica si de aprovechan 3`75.10 Julios? 3`75.10 rend % Pasa las emperauras siguienes a la escala de Kelvin -32 ºC 373 ºC 0 ºC La formula a aplicar o la valencia es la siguiene: T(K) T (ºC)+273 *32 ºC T(K) ºK * 373 ºC T(K) ºK * 0º C T(K) ºK 5.10 Julios solo se 11-Define el concepo de capacidad calorífica específica y responde a las pregunas: La capacidad calorífica especifica o calor especifico, c, de un cuerpo es la energía necesaria para elevar un grado la emperaura de 1 kg de masa de dicho cuerpo. a) En que unidades se mide? Sus unidades son el J/kg C o el J/kg K b) Nombra dos susancias con capacidad calorífica específica elevada Agua, Hielo c) Como es la capacidad calorífica específica de los meales? Normalmene suele ser muy baja. 12-Porque se calienan las manos al rozarlas? Porque el rozamieno produce energía cinéica que se ransforma en érmica 13-Porque se enfría mas la bebida conenida en un vaso con un cubio de hielo que la misma canidad de agua liquida ambién a 0º C? En ambos casos para alcanzar el librio érmico, la bebida cederá calor ano al agua como al hielo( por lo ano la bebida se enfría), pero, le dará más calor al hielo que al agua por que aunque esán a la misma emperaura el hielo y el agua, el hielo necesia calor para licuarse hasa los 0 ºC. 14- Un kilogramo de mercurio y un kilogramo de agua reciben la misma canidad de energía érmica. En cual de las dos subsancias se producirá un aumeno más grande de emperaura? Por que? El mercurio, porque se capacidad calorífica es mas baja que el agua, por lo ano necesia menos energía érmica para aumenar su emperaura.

5 15 Un cuerpo de 5 kgr de masa iene una capacidad calorífica específica de 394 J/kg ºC. Cuana energía érmica es necesario suminisrarle para que la emperaura se eleve desde 5 ºC hasa 25 ºC? Q m. c.( 2 Q (25 5) Q Q 39400Julios 1- Se inroducen 500 gramos de una susancia que esa inicialmene a 70 ºC en un calorímero que coniene 2 Kgr de agua a una emperaura de 15 ºC. Una vez se llega al librio érmico, el ermómero marca 20 ºC, Cual es la capacidad calorífica especifica de la susancia? 500 gramos 0 5 Kgr La energía calorífica que cede la susancia es la misma que absorbe el agua, por lo ano podemos hacer la siguiene igualdad: Q Q sus an cia msus an cia. csus an cia.( sus an cia2 sus an cia1) magua. cagua.( agua2 agua 1) 0'5. c sus an cia.(70 20) (20 15) 0'5. c sus an cia '5. c sus an cia c sus an cia 50*0' c sus an cia 25. c an 172J / Kgr C sus cia º agua 17-Que canidad de energía érmica es necesaria para elevar la emperaura de 200 gramos de agua desde 15 ºC hasa 5 ºC. 200 gr 0 2 Kgr Q m. c.( 2 Q 0 ' (5 15) 41800Julios 18- Se envuelven con una mana un vaso con unos cuanos cubios de hielo y dejamos oro vaso con hielo sin envolver, cual crees que se fundirá anes? Razona u respuesa. El que esa sin envolver, ya que la mana hace de aislane érmico. 19-Un rozo de hierro de 50 gramos a 80 ºC se inroduce en un ermo que coniene 100 gramos de agua a 20 ºC a) Que ocurrirá? Que el hierro se enfriará y el agua subirá de emperaura b) Cual será la emperaura final? 50 gr 0 05 Kgr 100 gr 0 1 Kgr m c.( ) m. c.( ) Hierro. Hierro Hierro agua agua agua

6 0' (80 ) 01'.4180.( 20) 223'5.(80 ) 4180.( 20) ' ' ' ' ºC 20-Responde a las siguienes pregunas: a) como se maniene la emperaura durane un cambio de esado? Consane b) Que significado iene calor laene? El calor laene de cambio de esado, es la canidad de energía érmica que se ransfiere a un kilogramo de masa de una susancia pura para cambiar de esado, a una presión deerminada y a la emperaura de cambio de esado c) En que unidades se expresa? En J/Kgr 21- Se quiere enfriar 2 Kgr de agua a 50 ºC con agua que esa a 20 ºC. Para que la mezcla enga una emperaura de 32 ºC, que canidad de agua es necesario añadir? m c.( ) m. c.( ) agua50º C. agua50º C agua50º C agua20º C agua20º C agua20º C (50 32) m agua20º C.4180.(32 20) m agua20 º C m agua m 20 º C. agua20 º C Kgr 22-Una piedra de Hierro de 100 gramos que esa a 80 ºC se inroduce en un ermo que coniene 500 gramos de agua a 20 ºC a) descubre el proceso que endrá lugar Se producirá un inercambio de energía érmica hasa alcanzar el librio érmico b) calcula la emperaura final 100 gr 0 1 Kgr 500 gr 0 5 Kgr m c.( ) m. c.( ) Piedra. Piedra Piedra agua agua agua 01'.447.(80 ) 0' ( 20) 44'7.(80 ) 2090.( 20) ' ' ' '7

7 21'25ºC 23-Que canidad de energía érmica se necesia para ransformar en vapor 2 Kgr de agua líquida a 100 ºC? Q m. L V Q 2.2'2.10 Q Q 4'4.10 Julios 24- Señala a cual de los experimenos siguienes corresponde la grafica emperaura iempo que aparece a coninuación: a) se caliena hielo a 0 ºC hasa que se conviere en agua a 0 ºC b) Se caliena hielo a -20 ºC hasa que se conviere en agua a 0 ºC c) Se caliena hielo a -20 ºC hasa que se conviere en vapor de agua a 100 ºC 25-Que canidad de energía érmica es necesaria para ransformar en vapor 250 gramos de agua a 50 ºC? Primero enemos que calcular la energía necesaria para elevar la emperaura del agua hasa los 100 ºC y luego calcular la energía necesaria para converir odo el agua en vapor, y el resulado será la suma de las dos energías calculadas. La energía necesaria para elevar la emperaura del agua hasa los 100 ºC será: 250 gramos 0 25 Kgr Q m. c. Q 0' (100 50) Q 0' Q Julios La energía necesaria para que se evapore el agua será: Q m. L V Q 0'25.2' Q 5'5.10 Julios

8 La energía Calorífica necesaria será la suma de las dos: 5 Q '5.10 Q 02250Julios 2-Deermina la canidad de calor necesaria para pasar 300 gramos de hielo a 0ªC a agua liquida a 0 ºC. Q m. L f 3 Q 0' Q Julios 27-La longiud de una barra de hierro a 0º C es de 1 mero. Calcula la longiud de 1 la barra a 100 ºC, si el coeficiene de dilaación lineal es de 1' º C l l0.(1+ λ.) 5 l 1.(1 + 1' ) l 1'0012 meros Es decir, se habrá alargado 1 2 milímeros 28-Una vara de cobre iene 1 mero de longiud a 0ªC. Esablece a que emperaura endrá que calenarse para que su longiud sea de de 1 02 meros. l.(1 λ.) l 0 + 1'02 1.(1+ 1'8.10 1' '8.10 1'02 1 1'8.10 1' '8.10 ) 1111'1º C ) 29-Al calenar un líquido, el volumen aumena, mienras que la masa se maniene consane. Que ocurre con la densidad? Masa Densidad Volumen Aplicando la formula anerior, si aumenamos es Volumen, maneniendo la masa, la densidad disminuye 30-En un lago hay dos capas de emperaura diferenes: una a 1 ºC y la ora a 4 ºC. Cual esará mas próxima a la superficie? El agua a los 4 ºC debido a la dilaación anómala del agua adquiere su mayor densidad, por lo ano la capa de los 4ºC se enconrará por debajo de la capa de 1ºC. 31-Porque se habla de dilaación aparene de líquidos? Y de dilaación anómala del agua? Resula más difícil medir la dilaación por efeco de la emperaura en los cuerpos líquidos que en los sólidos, ya que en aquellos se dilaa el liquido con el recipiene que el coniene. Por esa razón, se suele hablar de dilaación aparene de los líquidos.

9 Dilaación Anómala del Agua: A parir de los 4º C se dilaa como los oros líquidos a medida que se aumena la emperaura. No obsane, enre los 0º C y los 4º C, en lugar de dilaarse se conrae. Por lo ano, el agua llega a un volumen mínimo y a la máxima densidad a los 4º C. 32-Porque una peloa chafada recupera la forma si la dejamos al sol? Al aumenar la emperaura por efeco del sol, se aumena la energía cinéica de las parículas, que, al ener más velocidad, duplican el número de veces que cada una por separado golpea las paredes de la peloa, aumenando, así, el volumen 33-Explica porque refrescan los veniladores Porque facilian las corrienes de convección. 34-Cuanas formas de propagación de la energía érmica conoces? Explica en que consisen El proceso por el cual el calor araviesa un solidó, se denomina conducción El proceso por el cual se ransmie calor a ravés de un fluido por el movimieno del mismo fluido se denomina convección. Radiación: Se conoce con ese nombre la emisión coninua de energía desde la superficie de los cuerpos, sin que haya ningún medio maerial enre el emisor y el recepor.