Fundación Educacional Colegio de los SS.CC. Manquehue Depto. Ciencias Profesoras: Jacky Moreno Guislaine Loayza Nivel: II medio Guía de repaso prueba de síntesis II Medio ANALIZA Y RESPONDE 1) De acuerdo a la definición de temperatura, qué les ocurriría a las partículas de un cuerpo si alcanzaran el cero absoluto? Infiere. R: En caso de alcanzar el cero absoluto, 0 [K], las partículas del cuerpo no tendrían movimiento y se detendrían. 2) Cuándo sería más conveniente instalar el tendido eléctrico, en invierno o en verano? Explica. R: Una estación del año no es más conveniente que la otra, lo importante es tomar en consideración la dilatación que van a sufrir los cables por los efectos de la variación de temperatura. En caso de realizar la instalación en invierno hay que colocar los cables más tensos ya que al aumentar la temperatura en verano estos se holgaran un poco al expandir su dimensión. Por el contrario, en caso de realizar la instalación en verano hay que colocar los cables menos tensos ya que en invierno se contraerán al disminuir la temperatura. 3) Por qué desde el punto de vista de la física decir tengo calor es incorrecto? R: Porque el calor es energía que se transfiere de un objeto a otro debido a una diferencia de temperatura, por lo tanto los cuerpos pueden ceder o absorber calor pero no poseerlo. 4) Explica por qué algunas veces se quiebran las botellas con agua en el congelador. R: En el caso del agua, entre los 4 C y los 0 C, al disminuir su temperatura su volumen aumenta. Por el contrario, en el caso de la botella, al disminuir su temperatura su volumen disminuye. Debido a lo anterior, es que al aumentar el volumen del agua pero disminuir el volumen de la botella esta se quiebran. 5) Si la temperatura promedio durante el mes de junio en la Base O Higgins, en la Antártica, es -12 ºC, qué temperatura le corresponde en K y F? R: 10,4 [ F] y 261 [K]
6) Por qué crees que cuando se calienta el agua el fuego se coloca en la parte inferior de la olla? Serviría ponerlo en la parte superior? Explica. R: Se coloca en la parte inferior debido que el agua se calienta a través de las corrientes de convección, es decir, el agua que esta al fondo al aumentar su temperatura aumenta su volumen y disminuye su densidad ya que su masa no varía. Como el agua caliente disminuyo su densidad sube por el recipiente ocasionando que el agua que está a menor temperatura sobre ella baje a donde está el fuego para repetir el proceso. En caso de poner el fuego arriba, no se lograría formar una corriente de convección que produzca un movimiento cíclico en el agua que finalmente logre calentarla completamente. 7) Qué les ocurre a las partículas del agua cuando la temperatura desciende desde los 4 ºC hasta los 0 ºC? R: Al disminuir la temperatura de las partículas del agua estas cambian su estructura molecular. En el hielo (0 [ C]), las moléculas de agua están colocadas en una formación que las moléculas dejan mucho espacio entre ellas, en cambio al estar en estado líquido las moléculas estas más cercanas entre sí y ocupan menos espacio. Debido a esto es que el agua en estado sólido es menos densa que el agua en estado líquido y flota.
8) Por qué tomamos café en vasos térmicos y no en vidrio? R: Porque los vasos térmicos son aislantes, vale decir, el movimiento de la partículas se transfiere muy poco entre ellas por lo que la transmisión del calor es muy lenta. Esto provoca que el café no se enfríe tan rápido como si lo haría en un vaso de vidrio. 9) Qué diferencia existe entre las moléculas de un vaso a 20 ºC y otro a 50 ºC? R: Que las moléculas del vaso que está a 50 C tiene mayor grado de vibración que las moléculas del vaso a 20 C 10) Da dos ejemplos de transferencia del calor por conducción, convección y radiación. R: Conducción: 1) Una cuchara metálica colocada dentro de una taza de café. El calor se desplaza desde el extremo que está en contacto con el líquido a mayor temperatura (café) hasta el extremo frío. 2) Un sartén colocado sobre la llama de la cocina. Convección: 1) Una estufa colocada en una habitación. La estufa aumenta la temperatura del aire a su alrededor logrando que ascienda el aire caliente y baje el aire frío. 2) El aire acondicionado de un auto. Radiación: 1) Un grupo de amigos sentados alrededor de una fogata son calentados principalmente por la radiación emitida del fuego. 2) Dos personas sentadas cerca en un sillón se transmiten calor por la radiación que emite cada una de ellas. 11) Cuál es la causa de que el hielo flote sobre el agua? R: Debido a que el hielo es menos denso que el agua a 4 C por su estructura molecular. 12) Dibuja un esquema del intercambio de energía en un vaso, a temperatura ambiente, que se llena con agua recién sacada del refrigerador. R: El agua recién sacada del refrigerador le cede energía al vaso que está a temperatura ambiente hasta lograr un equilibrio térmico. Agua cede calor al vaso
13) Un cable de cobre del tendido eléctrico se dilata 1,36 m cuando la temperatura aumenta 20ºC. Cuál sería el valor de la longitud inicial del cable? R: La longitud inicial del cable de cobre es de 4000 m 14) Qué tiene mayor temperatura, un cuerpo a 150 ºC a 150 K?. R: Un cuerpo que está a 150 C, al comparar ambas temperaturas en la misma escala podemos calcular que un cuerpo está a 150 C y el otro a -123 C. 15) Un alambre de cobre de 2 m se deja al sol elevando su temperatura en 32 ºC. Cuál será la nueva longitud del alambre? R: El alambre se expandió en 0,001088 metros, por lo tanto su nueva longitud es de 2,001088 metros. 16) Se desea publicitar las condiciones climáticas de Isla de Pascua. Según la Dirección Meteorológica de Chile, la temperatura en los meses de verano sobrepasa los 23 ºC y en invierno alcanza los 18 ºC. Determina la variación de temperatura en Celsius, Kelvin y Fahrenheit R: La variaciones son: 5 C, 5K y 9 F. 17) El piso de cerámica se siente más frío que uno de madera, a pesar de estar a la misma temperatura. A qué propiedad de los materiales se atribuye esta situación? R: Se atribuye a la conductividad térmica de cada material. 18) Qué factores determinan la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un cuerpo en un grado Celsius? R: Depende de la masa del cuerpo y del calor específico 19) Si tuvieses ollas de igual masa, pero de distintos materiales, una de aluminio, otra de hierro, una de cobre y otra de vidrio: a) Cuál de ellas requiere una menor cantidad de calor para elevar su temperatura? R: Olla de cobre b) Cuál de ellas requiere mayor cantidad de calor para elevar su temperatura? R: Olla de aluminio
c) Ordena las ollas de acuerdo a la eficiencia para aumentar su temperatura. R: Como la situación está enfocada solamente a elevar la temperatura de las ollas, esta depende del calor especifico de cada material, de manera que a menor calor específico necesito transferir menor cantidad de calor para variar la temperatura del cuerpo en la misma cantidad ya que la masa son iguales. Del más eficiente al menos eficiente: Cobre = 0,09 [cal/g C] Hierro = 0,107 [cal/g C] Vidrio = 0,18 [cal/g C] Aluminio= 0,21 [cal/g C] 20) En qué situaciones las sustancias transfieren calor sin variar su temperatura? Explica esta situación a nivel molecular y da dos ejemplos. R: En los cambios de estado ya que la energía es utilizada para romper enlaces. 21) Dentro de un calorímetro hay 150 g de agua a 3 ºC y se le añade un trozo de 50 g de plata a 85 ºC. Qué temperatura alcanza la mezcla? R: Alcanza una temperatura aproximada de 4,5 C 22) Cuál será la temperatura final de una mezcla de 30 g de agua a 10 ºC con 80 g de agua a 100 ºC? Considera un calorímetro ideal que no absorba calor de la mezcla. R: Alcanza una temperatura aproximada de 75,45 C 23) Explica cada etapa del proceso que experimenta un cubo de hielo a 3 ºC para convertirse en vapor de agua a 120 ºC. R: Recordemos que para producir un cambio de temperatura en un cuerpo utilizamos que y para producir un cambio de estado utilizamos que (como en este caso los cambios de estado son fusión y ebullición el signo es positivo porque necesita absorber calor el cuerpo para producir el cambio de fase) 1) Cambiar la temperatura del hielo de -3 C a 0 C 2) Cambiar de estado, es decir, pasar de hielo a 0 C a agua a 0 C (fusión) 3) Cambiar la temperatura del agua de 0 C a 100 C 4) Cambiar de estado, es decir, pasar de agua líquida a 100 C a vapor 100 C (ebullición) 5) Cambiar la temperatura del vapor a 100 C a 120 C
24) La torre Eiffel tiene 330 m de altura. Se sabe que producto de la dilatación del acero, por los cambios de temperatura, la torre en verano es 18 cm más alta que en invierno. Cuál es la variación de temperatura que sufre la torre entre invierno y verano? R: La variación de temperatura que experimenta entre invierno y verano es de 45,45 C aproximadamente. 25) Calcula la cantidad de calor absorbido por una plancha de aluminio de 3 kg que eleva su temperatura en 21 ºC. R: Recordemos que para producir un cambio de temperatura en un cuerpo utilizamos que La cantidad de calor absorbido es de 13.230 calorías. 26) En un calorímetro se mezclan 100 g de agua a 90 ºC y 10 g de azúcar a 16 ºC. Cuál es la temperatura final de la mezcla? R: La temperatura final de la mezcla es 87,84 C aproximadamente. 27) Cuál es la cantidad de calor necesario para transformar 200 g de hielo a 0 ºC en agua líquida a la misma temperatura? R: Recordemos que para producir un cambio de estado utilizamos que, como en este caso transformaremos hielo en agua (fusión) el signo es positivo. La cantidad de calor necesario es de 16.000 calorías. 28) Si una barra de aluminio tiene 20 m de longitud a una temperatura de 10 ºC, calcula: a) Cuál es la temperatura final del aluminio si aumenta su longitud en 2 cm? R: La temperatura final aproximada es de 51,67 C b) Cuál es su temperatura final si disminuye su longitud en 1 cm? R: La temperatura final aproximada es de -10,83 C. 29) Se introduce una barra de 200 g de hierro a 80 ºC en un recipiente con 5 kg de agua a 20ºC. Cuánto aumenta la temperatura del agua? R: La temperatura final de la mezcla es aproximadamente de 20,26 C, por lo tanto el agua aumenta en 0,26 C su temperatura. 30) Cuánto calor desprenden 20 kg de agua a 0 C cuando se convierten en hielo a 0 C? R: -1.600.000 calorías o -1.600 kilocalorías
SELECCIÓN MÚLTIPLE Las alternativas correctas están ennegrecidas 1) Seleccione la opción que completa correctamente los espacios de las afirmaciones siguientes: I. En un día caluroso los cables entre dos postes de la luz se curvan que en un día frío. II. Para aumentar en 20 o C la temperatura de 1 kg de cobre, es necesario calor que para aumentar en 20 o C, igual masa de agua, estando ambos a una temperatura inicial de 15 o C. III. Una masa de hielo a 0º C requiere calor para derretirse que la misma masa de agua a 100 ºC para evaporarse. a) menos - menos más b) menos - más menos c) más - más menos d) MÁS - MENOS MENOS e) más - menos más 2) Se tiene agua a 4 [ C] en un recipiente. En relación a esto se afirma que: I. Al elevar la temperatura del agua en 4 [ C], su volumen aumenta. II. Al disminuir la temperatura del agua en 4[ C], su volumen disminuye. III. Al disminuir la temperatura del agua en 4 [ C], su densidad aumenta. Es o son correctas: a) SOLO I b) Solo II c) Solo III d) Solo I y III e) Solo II y III
3) Un día muy frío de invierno la casa de Alberto se encontraba agradablemente tibia, debido al funcionamiento de una estufa. En cierto momento Alberto sale de su casa por unos minutos, dejando la puerta de entrada completamente abierta; al volver, se percata que su casa ya no se encuentra tibia y que está tan fría como lo está el exterior. Con respecto al motivo por el cual la casa de Alberto se enfrió, es correcto afirmar que: a) al dejar la puerta abierta entró el frío del exterior a la casa, enfriándola hasta que las temperaturas en el interior y el exterior se igualaron. b) disminuyó el calor específico de la casa e igualó el calor específico del ambiente, por lo que disminuyó la temperatura en su interior. c) la estufa era muy pequeña, por lo cual el calor escapó por la puerta hacia el exterior; si la estufa hubiera sido de mayor tamaño, por equilibrio térmico, la casa se habría mantenido tibia. d) el calor latente del aire al interior de la casa disminuyó, igualándose al calor latente del aire de la atmósfera helada. e) EL CALOR ESCAPÓ POR LA PUERTA HACIA LA ATMÓSFERA, HASTA QUE LAS TEMPERATURAS EN EL INTERIOR Y EL EXTERIOR SE IGUALARON. EL TAMAÑO DE LA ESTUFA NO TUVO IMPORTANCIA. 4) El calor latente de fusión de la plata es [ ] y su temperatura de fusión corresponde a. Esta información significa que: a) para elevar la temperatura de de plata, de hasta, debemos suministrarle. b) para fundir de plata se necesita suministrarle c) de plata, a, solamente puede estar en su fase líquida. d) DE PLATA, A, NECESITA PARA TRANSFORMASE ÍNTEGRAMENTE EN PLATA LÍQUIDA. e) si suministramos a de plata sólida, a, su temperatura aumenta en.
5) Cuál de los siguientes gráficos representa correctamente la relación entre las escalas kelvin (K) y Celsius (C)? La alternativa correcta es D 6) Durante dos minutos se mantiene en el fuego un recipiente abierto con agua hirviendo. Si la presión es constante durante el tiempo de ebullición, es correcto afirmar que: Es o son correctas: a) SOLO I b) Solo II c) Solo III d) Solo I y III e) Solo II y III I. La temperatura del agua no varía II. La temperatura del agua aumenta III. El agua no absorbe calor 7) Alberto enciende fuego y sobre él ubica un recipiente de metal con agua. El proceso mediante el cual se caliente el agua se denomina: a) Radiación b) Conducción c) CONVECCIÓN d) Transmisión e) Cambio de fase
8) Dos cuerpos iguales A y B, de temperaturas TA>TB, se ponen en contacto aislados de influencias externas. Es correcto afirmar que después de la interacción entre ellos: I. Ambos mantienen sus temperaturas individuales originales. II. La temperatura final de A es mayor que su temperatura inicial. III. La temperatura final de B es mayor que su temperatura inicial. a) Solo I b) Solo II c) SOLO III d) Solo I y II e) Solo II y III 9) El calor que transmite una estufa en el interior de una casa, en los fríos días de invierno, se propaga principalmente por: Es o son correctas: I. Conducción II. Convección III. Radiación a) Solo I b) Solo II c) Solo III d) Solo I y III e) SOLO II Y III 10) Un trozo de hielo se derrite al sacarlo del refrigerador. Este cambio de fase se denomina: a) FUSIÓN. b) condensación. c) solidificación. d) sublimación. e) vaporización. 11) Un trozo de azufre de 200 [g] de masa se encuentra a una temperatura de 119 [ºC]. Si el punto de fusión del azufre es 119 [ºC] y se le suministran 650 [cal], cuál es la masa de azufre que se fundirá? (Considere que el azufre posee un calor latente de fusión de 13 cal/g). a) 25 [g] b) 100 [g] c) 50 [G] d) 200 [g] e) 60 [g]
12) Se mezclan 200 [g] de agua a 0 [ºC] con 250 [g] de un líquido desconocido que se encuentra a 40 [ºC]. Si la temperatura de equilibrio térmico de la mezcla es 20 [ºC], cuál es el calor específico del líquido en cal/g ºC? a) ¼ b) ½ c) 4/7 d) 4/5 e) 5/4 13) Se tienen tres cuerpos de distinto material, P, Q y R, de igual masa y a la misma temperatura, cuyos calores específicos son: c, 2c y c/3, respectivamente. Si se aplica calor a los tres cuerpos, logrando que todos eleven su temperatura, es correcto afirmar que: a) el cuerpo R es el que adquiere menor temperatura. b) todos elevan en la misma cantidad su temperatura. c) para que P y Q adquieran la misma temperatura es necesario aplicar más calor al cuerpo P. d) el cuerpo P es el que adquiere mayor temperatura. e) PARA QUE Q Y R ELEVEN SU TEMPERATURA EN LA MISMA CANTIDAD, ES NECESARIO APLICAR MAYOR CANTIDAD DE CALOR AL CUERPO Q. 14) Cuál de las siguientes situaciones NO puede ser explicada por el principio de equilibrio térmico? a) Una botella de agua se enfría en el refrigerador. b) Una persona se calienta los pies con un guatero con agua caliente. c) Una casa calefaccionada se enfría al dejar una ventana abierta. d) Una persona se quema la piel al quedarse dormida bajo sol. e) El aire calentado por una estufa se eleva hasta el techo de una habitación. 15) Al combinar 200 [g] de agua a 20 [ C] con 300 [g] de alcohol a 50 [ C], cuyo calor específico es 0,66 cal/ g ºC, se obtiene una temperatura aproximada de la mezcla de: a) 15 [ C] b) 60 [ C] c) 35 [ C] d) 75 [ C] e) 45 [ C]
16) Considerando el punto de fusión del hielo en 0 [ºC] y el de ebullición del agua en 100 [ºC], es correcto afirmar que es posible tener agua en estado líquido a: a) Solo I b) Solo II c) Solo III d) SOLO I Y II e) I, II y III I. 0 [ºC] II. 100 [ºC] III. 120 [ºC] 17) Cierto material fue sometido a un proceso desconocido, durante el cual se obtuvo el siguiente gráfico de comportamiento de la temperatura en el tiempo. Si se sabe que el material en todo momento estuvo absorbiendo o cediendo calor, es correcto afirmar que: I. entre t0 y t1 el material se encuentra completamente en estado sólido, y entre t3 y t4 permanece completamente en estado líquido. II. en t5 el material se encuentra en estado gaseoso. III. el punto crítico de fusión del material es R [ºC]. Es (son) correcta(s): a) Solo I b) SOLO II c) Solo III d) Solo I y II e) Solo II y III
18) Respecto al comportamiento anómalo del agua, es correcto decir que se le dice así porque: a) cada vez que se le entrega calor, ésta se contrae en vez de dilatarse. b) al agua cuesta cambiarle su temperatura. c) aumenta mucho la presión al sumergirse en ella. d) por lo variable que es su densidad. e) PORQUE AL IR DE 0ºC A LOS 4 ºC SU DENSIDAD AUMENTA Y SU VOLUMEN DISMINUYE. 19) Si la temperatura en un día de verano va desde los 290 K a los 310 K, entonces es correcto que la variación experimentada fue de: a) 52 ºC b) 32 ºC c) 30 ºC d) 27 ºC e) 20 ºC 20) De las siguientes afirmaciones: La temperatura fluye de los cuerpos más calientes a los más fríos. La temperatura es una propiedad de la materia que nos dice que tan caliente o frío está, respecto a un patrón establecido. Dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico cuando sus energías internas se igualan. En el mismo orden en que aparecen indique si la afirmación es verdadera (V) o falsa (F): a) VVV b) FFF c) FVF d) VFV e) VVF La alternativa correcta es FVV 21) Una sustancia se encuentra a 52 ºF y en la noche la temperatura descendió de tal forma que el agua se congeló, hasta este punto es correcto decir entonces que la variación de temperatura, en ºF, fue de a) 17 ºF b) 20 ºF c) 32 ºF d) 40 ºF e) 52 ºF
22) Respecto al coeficiente de dilatación lineal de un material es correcto afirmar que: Es (son) falsa(s) a) sólo I. b) sólo II. c) sólo III. d) sólo I y III. e) I, II Y III. I. su unidad de medida es en ºC. II. mientras mayor es su valor menos se dilata el material. III. es el mismo valor para los metales y vidrios. 23) Una sustancia que es calentada en forma uniforme, varía su temperatura de acuerdo a lo que muestra el gráfico de la figura. Indique el o los segmentos donde esta sustancia coexiste en dos fases al mismo tiempo. a) AB EF b) BC CD c) CD DE d) BC DE e) en todos los segmentos mostrados. 24) La fusión de un sólido se produce Es (son) correcta(s) I. a temperatura constante. II. cuando se transforma un sólido en líquido. III. a 100 C en condiciones normales de presión. a) sólo I. b) sólo II. c) SÓLO I Y II. d) sólo II y III. e) I, II y III. 25) En un día de verano una persona después de caminar a pleno Sol entra a una habitación donde la luz del Sol no llega debido a la ausencia de ventanas. La persona entra y se sienta en el piso, después de un rato comienza a sentir frío. Respecto a esta situación es correcto afirmar que la persona entregó calor a la habitación a) sólo por conducción b) sólo por convección c) SÓLO POR RADIACIÓN Y CONDUCCIÓN. d) sólo por conducción y convección. e) por radiación, conducción y convección.
26) Un trozo de hielo se calienta desde los -20 ºC hasta los 120 ºC, entonces la alternativa que muestra una aseveración correcta es a) en D sólo hay vapor de agua. b) en A coexiste agua y hielo. c) en B el hielo aumenta su temperatura sin variar el calor. d) en E hay una mezcla de agua con vapor de agua. e) EN C SÓLO HAY AGUA. 27) Respecto al calor y a su conducción se afirma que el aire es un buen conductor del calor. el calor se puede transferir de un punto a otro por convección. el calor se transfiere de un cuerpo a otro sólo porque no poseen la misma cantidad de energía interna. Responda con una V si es verdadera o F si es falsa cada una de las afirmaciones anteriores en el mismo orden de aparición. a) VVV. b) FFF. c) FVV. d) VVF. e) FVF. 28) En un calorímetro se vierten dos masas de agua a diferentes temperaturas, 100 g que están a 40 ºC y 50 g a 80 ºC, entonces la temperatura que se alcanzará en el equilibrio térmico es aproximadamente a) 160,0 ºC b) 80,0 ºC c) 63,4 ºC d) 60,0 ºC e) 53,3 ºC
29) Respecto a los cambios de estado se hacen distintas afirmaciones, como cuando se afirma que la ebullición y evaporación son lo mismo. se necesita la misma cantidad de energía para pasar 1 g de hielo al estado de agua, que para pasar 1 g de agua al estado de vapor. es posible pasar directamente del estado de vapor al estado sólido, sólo que en el proceso debe haber variación de temperatura. El agua que está en un recipiente cerrado puesto al Sol, no se evapora. Para cada una de las afirmaciones anteriores si es verdadera ponga V y si es falsa ponga F, en el mismo orden en que aparecieron, por lo tanto es correcto lo indicado en a) VVVV b) FFFF c) VVVF d) FFFV e) FFVF 30) Se le suministra 1000 calorías a 200 gramos de una sustancia, con lo cual esta eleva su temperatura en 25º C. El calor específico de esta sustancia medido en las unidades antes mencionadas es a) 0,2 b) 0,3 c) 0,4 d) 0,5 e) 1,0 31) Dos cuerpos, A y B, que tienen temperaturas ta = 90 ºC y tb = 20 ºC son puestos en contacto y aislados térmicamente del medio ambiente. Ellos alcanzan el equilibrio térmico a temperatura de 45 ºC. En estas condiciones podemos afirmar que el cuerpo A, a) cedió una cantidad de calor mayor que la que absorbió B. b) tiene capacidad calorífica menor que la de B. c) tiene calor específico menor que el de B. d) tiene masa menor que la de B. e) tiene densidad menor que la de B. Anular porque no saben el término capacidad calórica 32) La cantidad de calor necesaria, en promedio, para aumentar en un grado Celsius la temperatura de una sustancia, se denomina a) calor latente. b) calor de vaporización. c) calor de fusión. d) calor específico. e) capacidad calorífica. Anular porque no saben el término capacidad calórica
33) Cuánto calor se requiere para realizar todo el proceso que indica la figura? a) -14.400 CAL b) -12.800 cal c) -10.800 cal d) -1.600 cal e) 12.800 cal TABLA DE DATOS PARA SER UTILIZADOS EN LOS EJERCICIOS. Sustancia Coeficiente dilatación lineal (1 / C) Calor específico (cal /g C) Punto de fusión ( C) Calor latente de fusión (cal/g) Punto de ebullición ( C) Calor latente de ebullición (cal/g) Agua 1 0 80 100 540 Hielo 0,5 Vapor 0,5 Aluminio 0,000024 0,21 658 77 2300 2200 Cobre 0,000017 0,09 1083 51 2360 1300 Acero 0,000012 Plata 0,056 960,80 2193 Hierro 0,107 Azúcar 0,3