Calorimetria Guia

  GUIA DE EJERCICIOS UNIDAD 2: CALORIMETRÍA

Para recordar: Calor y variación de temperatura Cuando la transferencia de calor produce una variación de temperatura, entonces se cumple que:

𝑄 = 𝑐 · 𝑚 · 𝛥𝑇 Siendo c el calor especifico de la sustancia, m su masa y ΔT, la variación de temperatura que experimenta Si un cuerpo cede calor (QC) a otro que recibe este calor (QA), entonces:

𝑄𝐴 = −𝑄𝐶 1 Encuentra la temperatura final de la mezcla en equilibrio térmico, cuando 400gr de agua a 20 0 C se mezclan con 200 gr de agua a 900C. Resp: 43.3º C 2 Un trozo de metal de 100 gramos que está a 95º C, se deja caer dentro de un calorímetro que contiene 200 gramos de agua a 200 C. La temperatura final de la mezcla en el equilibrio térmico es de 25.50C. Encuentra el calor específico del metal Resp: 0.158 cal/gºC 3 En de un calorímetro ideal se introduce un vaso de vidrio de 220 gramos que está a 18ª C y se llena con 500 gramos de agua a 70º C. ¿Cuál es la temperatura final del agua? Resp: 66º C 4 En un calorímetro construido de aluminio que está a 15º C, cuya masa es 260 gramos se colocan 350 gramos de agua a 100º C. ¿A qué temperatura llegará el agua? Resp: 88º C 5 Un calorímetro contiene 100 gramos de agua a 0o C. Se introduce en él un cilindro de cobre de 1000 gramos y otro de aluminio de 1000 gramos, ambos a 100o C. Hallar la temperatura final si no hay pérdida de calor al medio ambiente. Resp: 75º C 6 En un calorímetro ideal que contiene 1litro de agua a 15º C se coloca un trozo de metal de 0,3 kg que está inicialmente a 140º C. Si el agua llegó a una temperatura de 22,4º C, ¿Cuál es el calor específico del metal?, ¿De qué metal se trata? Resp: aluminio.

Profesora: Graciela Lobos G Asignatura: Física Nivel: Segundo medio

Calor latente Cuando el calor es utilizado sólo para que un cuerpo cambie de fase, sin provocar cambios en su temperatura, entonces:

𝑄 =𝐿·𝑚 Siendo L el valor del calor latente de la sustancia y m, su masa. 7

¿Cuánto calor se necesita para que 0,5 Kg de hielo que está a 0º C se convierta en agua a 0º C? Resp: 40000 cal o 167000 Joule

8 Se tiene un trozo de plata de 30 gramos en su temperatura de fusión (96º C). ¿Cuánto calor se necesita para fundirlo si su calor latente es L = 88,3 KJ/Kg?, Si sólo se le entrega la cantidad de calor necesaria para fundirlo, ¿a qué temperatura quedará la plata fundida? Resp: 2649 J, se mantiene la temperatura 9 El calor latente de fusión del plomo es 5,8 cal/g. Si se tiene un trozo de 85 gramos a la temperatura de fusión ¿Cuánto calor se necesita para que se funda? Resp: 0,493 cal 10 ¿Qué cantidad de calor se necesitan 20 gramos de hielo que están a 0º C, para transformarlo en vapor de agua a 200º C? Resp: 15,4 Kcal Análisis de gráficos Cuando una sustancia recibe calor puede variar su temperatura o cambiar de fase, esto último se realiza a temperatura constante. A continuación una gráfica representa esta situación.  T

Q

En este caso se ha representado el proceso suponiendo que el cuerpo comienza en la fase sólida, pasa por la fase líquida para terminar en la fase gaseosa.

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Una sustancia inicialmente en la fase líquida, recibe calor Q y su temperatura varía de acuerdo con

Profesora: Graciela Lobos G Asignatura: Física Nivel: Segundo medio

la gráfica de abajo. T (ºC)



120

  

60



200

a) b) c) d)

400

600

800

1000

Q ( cal) 

¿Cuál es la temperatura de fusión del líquido? ¿Cuánto calor absorbió el líquido durante el cambio de fase? Si la masa del líquido es 20 g, ¿cuál es su calor latente de evaporación? ¿Cuál es el calor específico del líquido?

Profesora: Graciela Lobos G Asignatura: Física Nivel: Segundo medio