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FÍSICA FÍSICA – TEMA 10
C ALORI AL ORIM ME TRÍA TRÍA C AMBIO AMBIO DE FASE
En los sistemas actuales, la importancia del calor, de la temperatura y su propagación son evaluadas muy intensamente. Por ejemplo la radiación que producen los cuerpos negros.
CA LO RIM ET RÍA Es importante ob servar, servar, incluso, que la energía inter na de un cuerpo puede aumentar sin que el cuerpo reciba calor, siempre siempre que reciba otra forma de energía. e nergía. Cuando por ejemplo, agitamos una botella con agua, a pesar de que el agua no haya recibido calor, su temperatura aumenta. El aumento de energía interna en este caso se produjo debido a la energía mecánica transferida al agua cuando se efectúa el trabajo de agitar la botella.
DEFIN I CI ÓN El calor es la energía que se transmite de un cuerpo hacia otro debido a que poseen diferentes temperaturas. El calor es una forma de energía en tránsito (de frontera a frontera) que intercambian los cuerpos debido exclusivamente a la diferencia de temperaturas entre ellos. El calor es una energía no almacenable, y sólo existe mientras exista una diferencia de temperaturas.
I . C A N T ID I D A D D E C AL AL O R ( Q ) Es la medida de energía en forma de calor, que ingresa o sale de un cuerpo el calor es un flujo energético que fluye espontáneamente desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura. A: cuerpo caliente. B: cuerpo frio "Calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud únicamente de una diferencia
II . ENERGÍ ENERGÍA IN TERNA Ac A c tu al me nt e se c on si de ra qu e c ua nd o cr ec e la temperatura de un cuerpo, la energía que posee en su interior, denominada "energía interna", tambien aumenta. Si este cuerpo se pone en contacto con otro de más baja, temperatura, habrá una transferencia de energía del primero al segundo, energía que se denomina "calor" por lo tanto el concepto moderno de "calor" es el siguiente: calor es la energía que se transmite de un cuerpo a otro, en virtud unicamente de la diferencia de temperatura entre ellos. SAN MARCOS REGULAR 2009 - II IIII
temperatura entre ellos". ellos".
III .UNI DADES DE LA CANT IDA D DE CALOR Caloría: Es la cantidad de calor que se debe entregar o sustraer a una gramo de agua para que su temperatura aumente o disminuya en 1°C. 177
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Equi val enci a:
C. Cal or sensi bl e (Q)
1 Kcal = 1000 calorías
Es aquella cantidad de energía interna que
1 cal
transitoriamente cede o recibe un cuerpo o sustancia a través de sus fronteras debido a una diferencia de temperaturas entre él y el cuerpo o medio que la rodea. El calor sensible, es la cantidad de calor que el cuerpo utiliza integramente para aumentar o disminuir su energía interna, esto quiere decir , para aumentar o
= 4,2 Joules
IV.EQU IVALENTE M ECÁNI CO DEL CALOR De los diversos experimentos realizados por James P. Joule, uno de ellos se volvió muy conocido y destacó entre los demás. En el experimento Joule dejaba caer un cuerpo de peso conocido, atado a una cuerda, de manera que durante su caída podía accionar un sistema de paletas, el cual entraba en rotació n y agitaba el agua contenida en un recipiente aislado térmicamente. Joule, observó que la fricción de las paletas con el agua, producía un incremento de la temperatura en el agua. Del principio de conservación de la energía (la energía no se crea ni se destruye solo se transforma), llegó a la siguiente conclusión: "La energía mecánica, se transforma en energía interna". EM Q
disminuir su temperatura. No hay cambio de fase. Q m. Ce . T unidades: calorías, Joules.
Regla práctica Cuando una sustancia recibe o cede una cierta cantidad de calor, se representa del siguiente modo: Q1
Si la energía mecánica (EM) se mide en "Joules" y la cantidad de calor en calorías entonces la equivalencia es: 1 caloría = 4,2 Joules
10 ºC
Ahora sabemos que ademas de la "energía mecánica", hay otro tipo de energía, la "interna". La energía mecánica se transforma en energía interna, donde el intermediario es el calor. Por ejemplo, si soltamos una bola metálica de cierta altura, inmediatamente después del choque medimos la temperatura de la bola, advertimos que se ha calentado. Energia Mecánica Calor Energía Interna
Sustancia Agua Hielo Vapor de agua Aluminio Vidrio Hierro Latón Cobre Plata Mercurio Plomo
Es característica de un cuerp o en particular, se define como la cantidad de calor que se debe entregar o sustraer a cada unidad de masa de una susta ncia, tal que, su temperatura varie en la unidad.
unidades:
cal J , C C
A. Conducci ón Suponga que una persona sostiene uno de los extremos de una barra metálica, y el otro extremo se pone en contacto con una flama. Los átomos o moléculas del extremo calentado por la flama, adquieren una mayor energía de agitación. El calor se transmite por conducción a lo largo de la
Es caracteristica de una sustancia homogénea, se define como la cantidad de calor que se debe entregar o sustraer a cada unidad de masa de una sustancia, tal que su temperatura varíe en la unidad. Q cal J . unidades: m. T g. C kg. C
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L a capacidad calor ífi ca (c) de un cuerpo es la cantidad de calor que necesita toda su masa para que la temperatura vari e en una unidad de grado. FÍSICA
C.e (cal/g ºC) 1,00 0,50 0,50 0,22 0,20 0,11 0,094 0,093 0,056 0,033 0,031
V. FORMA S DE PROPAGACIÓN D EL CAL OR
B. Cal or especí fi co (Ce)
Ce
60 ºC
Calor específico de algunas sustancias
A. Capaci dad cal orí fi ca (C)
Q T
30 ºC
Significa que la temperatura varía de 10°C a 30°C cuando recibe una cantidad Q 1 de energía calorifica y varía de 30°C a 60 °C cuando recibe Q 2. Cuando pierde o cede energía calorífica el sentido de las flechas son opuestas (antihorario).
Asi pues, la energía interna de un cuerpo se puede aumentar realizando trabajo sobre él.
C
Q2
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El calor especí fico deuna sustancia esla cantidad decalor necesaria para calentar una unidad demasa dela sustancia tal quesu temperatura varie en una unidad degrado. SAN MARCOS REGULAR 2009 - III
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barra debido a la agitación de los átomos y las moléculas del sólido, despues de cierto tiempo, la persona que sostiene el otro extremo percibirá una elevación de temperatura en ese lugar. Por lo tanto, hubo una transmisión de calor a lo largo de la barra, que continuará mientras exista una diferencia de temperaturas entre ambos extremos. Este proceso de transmisión de calor se denomina "conducción térmica". Los metales son buenos "conductores térmicos", mientras que otras sustancias como corcho, porcelana, madera, aire, hielo, lana, papel , etc.., son "aislantes térmicos", es decir, malos conductores del calor.
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nos llega del Sol se debe a este mismo proceso, ya que entre el Sol y la Tierra existe un vacio. Todos los cuerpos calientes emiten radiaciones térmicas que cuando son absorvidos por algún otro cuerpo, provocan en él un aumento de temperatura. Estas radiaciones, así como las o ndas de radio, la luz, los rayos "x", etc., son ondas electromagnéticas capaces de propagarse en el vacio. De manera general, el calor que recibe una persona cuando está cerca de un cuerpo caliente, llega hasta ella por los tres procedimientos: conducción, convección y radiación. Cuando mayor sea la temperatura del cuerpo caliente, tanto mayor será la cantidad de calor transmitida por radiación, como sucede cuando uno se halla cerca de un horno o una fogata.
Aislante térmico "Un pájaro eriza sus plumas para mantener aire entre ellas con lo cual evita la transferencia de calor a su cuerpo hacia el ambiente".
El calor se transmite por conducción a lo largo del sólido, debido a la agitación de los átomos y las moléculas del sólido.
B. Convecci ón Cuando un recipiente conteniendo agua es colocado sobre una flama, la capa de agua del fondo recibe calor por conducción. Por consiguiente, el volumen de esta capa aumenta, y por tanto su densidad disminuye, haciendo que se desplace hacia la parte superior del recipiente para ser reemplazada por agua más fria y más densa, proveniente de tal región superior. El proceso continúa, con una circulación continua de masas de agua más calientes hacia arriba , y de masa de agua más fria hacia abajo, movimientos que se denominan "corrientes de convección". Suponga que un cuerpo caliente (una lámpara eléctrica por ejemplo) se coloca en el interior de una campana de vidrio, donde se hace el vacío. Un termómetro, situado en el exterior de la campana, indicará una elevación de temperatura, mostrando que existe transmisión de calor a través del vacio que hay entre el cuerpo caliente y el exterior. Evidentemente, esta transmición no pudo haberse efectuado por conducción ni por convecc ión. En este caso, la transmisión del calor se Corriente de convección llevó a cabo mediante En el interior del líquido se o t r o produce un flujo de moléculas debido a la proceso, diferencia de densidades, el denominado agua caliente es menos "radiación densa que el agua fría. térmica". El calor que SAN MARCOS REGULAR 2009 - III
VI.EQU IL IBRI O TÉRMI CO Cuando en un recipiente cerrado y aislado térmicamente son introducidos dos cuerpos uno caliente y el otro frío, se establece un flujo de calor entre los cuerpos, de manera que disminuya la temperatura del cuerpo caliente debido a que pierde calor y el otro aumenta su temperatura debido a que gana calor. El flujo de calor entre los cuerpos cesará cuando los cuerpos alcanzan temperaturas iguales, entonces se dice que han alcanzado el "equilibrio térmico", definiéndose el equilibrio térmico como aquel estado en e l cual no existe flujo de calor. T A A
Q=0
TB Q
B
T A > TB Antes
A
B
Te
Te Después
Propagación en el vacío r l o c a
vacío
"El calor se propaga en el vacío por radiación" 179
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A cademias P amer Del Sol a la Tierra "El Sol emite calor en forma de radiación térmica, mediante ondas electromagnéticas, llegando a la Tierra a través del vacío".
Calorímetro de mezclas Es aquel recipiente cerrado y aislado térmicamente que se utiliza para determinar el calor específico de los cuerpos (líquido, sólido, gas).
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VII.TEOREMA FUNDAMENTAL CALORIMETRIA
DE
LA
"Cuando mezclamos dos o más cuerpos a diferentes temperaturas, ocurre que el calor que ganan los cuerpos frios lo pierden los cuerpos calientes". Del principio de conservación de la energía se cumple que: Qganado = Qperdido Nota: La masa de una sustancia es directamente proporcional a su volumen. Termómetro
IDEAS FUERZA Serecomienda que, la canti dad de calor sensible tenga módulo posit ivo, para que esto ocurra l a variación de temperatura debeser posit ivo.
Agua
T Tmayor – Tmenor
Sólido
De otro modo, se reemplaza el valor absoluto del cambio de temperatura. T
Aislante térmico
CAM BIO DE FA SE constituyen se encuentran organizados según un modelo regular, en una estructura que se repite ordenadamente en todo el sólido y se denomina "red cristalina".
DEFIN IC IÓN Es un proceso en que una sustancia experimenta un reordenamiento de sus átomos y moléculas adoptando nuevas propiedades. Es un hecho bien conocido que en la naturaleza las sustancias se presentan en tres fases diferentes, denominadas "fase sólida, fase líquida y fase gaseosa". La presión y la temperatura a las que una sustancia es sometida, determinarán la fase en la cual pueda presentarse. Cuando una sustancia pasa de una fase a otra, decimos que sufre un "cambio de fase".
B. Lí qui do Los átomos de una sustancia líquida están más alejados unos de otros, en comparación con los de un "sólido", y por consiguiente, las fuerzas de cohesión que existen entre ellos son más débiles. Así, el movimiento de vibración de los átomos se hace con más libertad, permitiendo que experimenten pequeñas traslaciones en el interior del líquido. A ello se debe que los líquidos pueden escurrir o fluir con notable facilidad, no ofrecen resistencia a la penetración, y toman la forma del recipiente donde se hallan contenidos.
A. Sól i do En esta fase, los átomos de la sustancia se encuentran muy cerca unos de otros y unidos por fuerzas eléctricas relativamente intensas. Tales corpúsculos no sufren traslación en el sólido, pero que se encuentran en constante movimiento de vibración (agitación térmica) alrededor de una posición media de equilibrio. Debido a la fuerte ligación o unión entre los átomos, los sólidos poseen algunas caracteristicas, como el hecho de presentar forma propia y de ofrecer cierta resistencia a las deformaciones. Modelo de la estructura interna de un sólido (cristal), observe la organización y la separación de las moléculas
En la naturaleza, casi todos los sólidos se presentan en forma de "cristales", es decir, los átomos que los 10 TEMA
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M odelo de la estr uctura interna de un líquido (cri stal ), observe la organización y l a separación de las mol é cul as.
C. Gas Los átomos o moléculas de una sustancia en estado gaseoso, están separados una distancia mucho mayor que en los sólidos y en los líquidos, siendo prácticamente nula la fuerza de cohesión entre dichas partículas. Por este motivo se mueven libremente en todas las direcciones, haciendo que los gases no presenten una forma definitiva y ocupen siempre el volumen total del recipiente donde se hallan contenidos. 180
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IDEAS FUERZA El tr ánsit o de una sustancia de una f ase a otra se denomi na cambio de fase.
M odelo de la estr uctura in terna de un gas ( cristal ), observe la or ganización y l a separación de las mol é culas.
VAPORI ZAC IÓN El cambio de fase líquido a gaseoso puede producirse de dos maneras
PROCESOS A) Fusión: cambio de sólido a líquido. B) Solidificación: cambio de líquido a sólido. C) Vaporización: cambio de líquido a Gas. D)Condensación: cambio de gas a líquido. E) Sublimación Directa: cambio de sólido a gas, sin pasar por la fase líquida. F) Sublimación Inversa: cambio de gas a sólido, sin pasar por la fase líquida.
1. Por "evaporización", cuando el cambio se realiza lentamente, a cualquier temperatura. La ropa mojada, por ejemplo, se seca debido a la evaporización del agua en contacto con el aire. 2. Por "ebullición", cuando el cambio se realiza rápidamente a una temperatura especifica para cada líquido. El agua de una tetera sólo comienza a hervir, o sea, únicamente entra en ebullición, cuando su temperatura alcanza un valor igual a 100 °C a la presión de 10 5 Pa.
CAM BIO DE FASE
Cuando entregamos energía calorífica a un cuerpo y se eleva su temperatura, ya sabemos que hay un aumento en la energía de agitación de sus átomos. Este incremento hace que la fuerza de cohesión de los átomos se alte re, pudiendo ocasionar modificaciones en su organización y separación. Es decir, la absorción de energía calorífica por parte de un cuerpo, puede provocar en él un cambio de fase. Durante el cambio de fase la sustancia experimenta un reordenamiento de sus átomos y moléculas, adoptando nuevas propiedades y perdiendo otras. El cambio de fase de una sustancia se realiza a una determinada condición de presión y temperatura constante.
LEYES DE LA EBU LL ICI ÓN 1. A determinada presión, la temperatura a la cual se produce la ebullición (punto de ebullición) es especifica para cada sustancia. Sustancia Puntos de Platino fusión Plata y calor Plomo latente de Azufre fusión a 1 Agua atm de Mercurio presión Alcohol etílico Nitrógeno
La rapidez de evaporización de un liquido es mayor cuanto más grande sea el área de su superficie libre.
L EYES D E LA FU SI ÓN 1. A una presión dada, la temperatura a la cual se produce la fusión (punto de fusión) tiene un valor determinado para cada sustancia. 2. Si un sólido se encuentra a su temperatura de fusión es necesario proporcionales calor para que produzca su cambio de fase. La cantidad de calor que debe suministrársele por unidad de masa, se denomina "calor latente de fusión", el cual es característico de cada sustancia. 3. Durante la fusión, la temperatura del sólido permanece constante. Esto significa que el calor que se suministra al sólido, se emplea para el rompimiento de la red cristalina. SAN MARCOS REGULAR 2009 - III
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A
T(ºC) L(cal/g) 1775 961 327 119 0 –39 –115 –210
27 21 5,8 13 80 2,8 25 6,1
B
2. Si un líquido se encuentra en su punto de ebullición es necesario suministrarle calor para que el proceso se mantenga. La cantidad de calor que debe porporcionarse, por unidad de masa se denomina "calor latente de vaporización", el cual es característico de cada sustancia. 3. Durante la ebullición, a pesar de que se suministra calor al líquido su temperatura permanece constante, y el vapor que se va formando está a la misma temperatura del líquido.
I N F L U E N C I A D E L A P RE SI ÓN E N L A T E M P ER AT U R A D E E B U L L I C I ÓN Cualquier sustancia al vaporizarse aumenta su volumen. P or este motivo, un incremento en la presión ocasiona un aumento en la temperatura de ebullición, pues una presión más elevada tiende a dificultar la vaporización.
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Este hecho se emplea en las ollas de presión. En una olla abierta normal (presión normal (1atm = 1,01. 10 5Pa) el agua entra en ebullición a 100 °C y su temperatura no sobrepasa este valor. En una olla a presión los vapores formados que no pueden escapar, oprimen a la superficie del agua y la presión total puede llegar a casi 2.10 5 Pa. Por ello el agua sólo entrará en ebullición alrededor de los 120°C, haciendo que los alimentos se cuezan más de prisa. Naturalmente, una disminución en la presión (menor de 10 5 Pa) produce un descenso en la temperatura de ebullición.
DI AGRAM A DE FASES
CALOR LATENT E Es aquella cantidad de calor necesaria y suficiente que se debe entregar o sustraer a una unidad de masa de una sustancia saturada, para que ésta pueda cambiar de fase. L
Q cal J unidades: ; m g kg
Calor latente para el agua a la presión atmósferica normal (P = 1atm). – Fusión – Solidificación (T = 0 °C) L 80
cal kJ 340 g kg
– Vaporización – Condensación (T = 100 ° C)
Una sustancia dada se puede presentar en las fases sólido, líquido o gaseoso, dependiendo de su temperatura y de la presión que se ejerza sobre ella. En un laboratorio se pueden determinar, para cada sustancia, P los valores de P (presión) y T (temperatura) correspondientes a L S cada una de estas fases. Con ellos podemos construir un gráfico que T V se conoce como "diagrama de T fases", cuyo aspecto es similar al siguiente. Obsérvese que este diagrama está dividido en tres regiones, indicadas por S (sólido), L (líquido y V (vapor).
L 540
•
cal kJ 2300 g kg
Canti dad de cal or l atente (Q) Es la cantidad de calor que el cuerpo o sustancia utiliza integramente para modificar su estructura atómica o molecular, esto quiere decir para cambiar de fase. No hay cambio de temperatura. Q = m.L P
P Fusiòn S T
El punto de unión de estas líneas, punto T de la figura anterior corresponde a los valores de presión y de temperatura a los cuales puede presentarse la sustancia, simultáneamente, en las tres fases este punto se denomina "punto triple" de la sustancia. El agua por ejemplo, a una presión de 611,3 Pa y a una temperatura de 0,01 °C, se puede encontrar, al mismo tiempo, en las fases sólido, líquido y gaseoso, y por lo tanto, estos valores corresponden a su punto triple. Sustancia Mercurio Yodo Agua Alcohol etílico Bromo Nitrógeno Helio
Sublimación
•
T(ºC) L(cal/g) 357 65 184 24 100 540 78 204 59 44 –196 48 –269 6
Temperatura de ebullición
Agua
Te=100 ºC P = 1 atm
Calor
Agua
Te=120 ºC P = 2 atm
Calor
La temperatura de ebullición depende de la presión sobre el líquido. 10 TEMA
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L
S
Vaporizaciòn
PUN TO TRIPLE (T)
Puntos de Ebullición y calor latente de vaporización a 1atm de presión
Solidificación L
Condensación T
V T
Sublimación
V T
Condi ci ones de Saturaci ón Se denomina así a los valores de presión y temperatura que se mantienen constante durante el cambio de fase. Para cada presión de saturación existe un solo valor de su temperatura de saturación. Por ejemplo, si la presión es 1,01.10 5 Pa (1 atm), el agua no puede hervir a 95°C ni a 105 °C, le corresponde una temperatura de ebullición de 100°C. Análogamente, si el agua hierve a 100 °C, la presión no puede ser 10 4, ni 106 Pa, pues le corresponde la presión normal, 1,01.105 Pa. Q2 Diferencia entre la cantidad de Q1 Q3 calor Hielo Agua sensible y latente –20 ºC 0 ºC 20 ºC Si la sustancia es agua: Q2: Cantidad de calor latente para el cambio de fase. Q1: Cantidad de calor sensible para el cambio de temperatura en 20 °C, en la fase sólido. Q3: Cantidad de calor sensible para el cambio de temperatura en 20 °C en la fase líquido. SAN MARCOS REGULAR 2009 - III
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Problema 1 Calcular la cantidad de calor que recibió una pieza de acero de 5kg de masa al calentarla en 600°C. El "Ce" del auro es: 500 j/kg°C San Marcos 1997 Nivel fácil
A) 280kcal D) 250kcal
B) 390kcal C) 360kcal E) 380kcal
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Problema 2 Un sólido uniforme se divide en dos partes de masa m 1 y m2 . Si ambas partes reciben la misma cantidad del calor, la masa m, eleva su temperatura en un grado, mientras que l a masa m 2 eleva su temperatura en sus grados. m1 La razón de las masas m es: 2 San Marcos 2006 Nivel fácil
Resolución
Observa que las unidades no son las tradicionales, sino las que actualmente se usan: Q = m Ce. T
m1 A ) m 2 2 m1 D) m 3 2
m1 m2 B) m 4 C) m 3 2 1 m2 E) m 2 1
Resolución
Si el calor debe expresarse en calorías use: 1J = 0,24 Cal Q = 1500k (0,24 cal)
Q 360 kcal
NIVEL I 1. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. El calor es la energía que fluye espontáneamente del cuerpo de mayor temperatura al cuerpo de menor temperatura. II. La unidad de calor en el S.I. de Joule. III. El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía que debe añadirse a una unidad de masa para que su temperatura se incremente en una unidad. A) VVF B) VFV C) FVV D) VVV E) VFF SAN MARCOS REGULAR 2009 - III
m1 3 m2 m1 Respuesta: D) m 3 2
Problema 3 ¿Cuánto calor sería necesario para vaporizar 200g de agua a 100°C? San Marcos 2004 Nivel fácil
A) 103kcal D) 105kcal
B) 106kcal C) 102kcal E) 108kcal
m = 200gH2O m Q 1 1 m m2 Q2
Como es el mismo sólido Ce 1 = Ce2 Calor recibido por m 1: Q1 = m1Ce( T1)
Respuesta: C) 360 kcal
Por dato Q1 = Q2 m1Ce(1) = m2Ce(3)
Resolución
Q = (5kg) (500 J/kg°C)(600°C) Q 1500 kJ
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Ce = 1 cal/g°C Q = m1; L = 540 Q = 200 . 540 Q = 108 kcal
Respuesta: E) 108 kcal
Calor recibido por m2: Q1 = m2 Ce( T2)
2. Indicar verdadero (V) o falso (F); según corresponda: I. Si un cuerpo disminuye su temperatura, disminuye su energía térmica. II. Si dos cuerpos están en contacto y se encuentran a diferentes temperaturas fluye calor espontáneamente del cuerpo mas caliente al más frío. III. La temperatura es una energía en tránsito. A ) VFV B) VVF C) FVV D) FFV E) FVF 3. ¿Qué cantidad de calor se necesita para elevar la temperatura de 150 g de agua de 18,5ºC a 72ºC? 183
cal g
A) 8125 cal C) 8025 cal E) 9025 cal
B) 7025 cal D) 7225 cal
4. Un bloque metálico de medio kilogramo absorve 1200 calorías cuando su temperatura se eleva de 293 K a 303 K. Calcular el calor específico del metal en cal/gºC. A) 0,12 B) 0,1 8 C) 0,24 D) 0,36 E) 0,42
NIVEL II 5. Por un alambre de cobre de 165 g de masa pasa una corriente eléctrica durante un corto tiempo, elevando su temperatura de 23ºC a 43ºC. ¿Qué cantidad de energía es transferida por la corriente eléctrica? (CeCu = 390 J/kg.K) FÍSICA
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A cademias P amer A) 1312 J C) 1532 J E ) 128 7 J
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B) 1416 J D) 1618 J
6. Un bloque de hierro de 800 g se saca de un horno a 270ºC y se enfría a la temperatura ambiente (20ºC). ¿Qué cantidad de calor absorbe el medio ambiente? (Ce Fe = 470 J/kg.K) A) 94 kJ B) 72 kJ C) 64 kJ D) 162 kJ E ) 86 kJ 7. Indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones: I. El calor es energía que puede ser almacenada en un recipiente. II. El calor es energía en tránsito que una vez recibida se puede almacenar como energía térmica. III. El calor fluye espontáneamente de un cuerpo con una temperatura más elevada a otro con una temperatura menor. A) VVV B) VFV C) FVV D) FVF E) VFF 8. Un recipiente contiene 400 g de agua a 20ºC. Si se vierten 200 g de agua a 80ºC, ¿cuál es la temperatura de equilibrio?
A ) 30ºC D) 40ºC
B) 32ºC E) 42ºC
C) 36ºC
9. Un calorímetro de 50 g de masa y calor específico 0,18 cal/(gºC) se encuentra a 20ºC. Si se colocan 200 g de agua a 60ºC, ¿cuá es la temperatura de equilibrio térmico? A ) 46,8ºC B) 48,2ºC C) 52,3ºC D) 58,2ºC E) 56,4ºC 10. Una broca de fierro que tiene una masa de 0,2 kg es calentada hasta 450ºC, luego se sumerge en un recipiente con agua a 20ºC. ¿Qué masa de agua debe haber en el recipiente ideal para que la temperatura final no supere los 80ºC (CeFe = 0,112cal/(g.ºC))? A ) 0,112 kg B) 0,138 kg C) 0,241 kg D) 0,316 kg E) 0,276 kg 11. Si colocamos 250 g de agua a 0ºC en un refrigerador, ¿cuántas calorías se deben extraer para solidificarlo totalmente a 0ºC? A ) 30 kcal B) 25 kcal C) 20 kcal D) 40 kcal E) 10 kcal 12. ¿Cuántas calorías necesitan 200 g de hielo a 0ºC para convertirse en agua a 30ºC?
A ) 22 kcal C) 28 kcal E) 16 kcal
B) 26 kcal D) 30 kcal
NIVEL III 13. Si queremos vaporizar totalmente 400 g de agua que se encuentran a 60ºC, ¿cuántas calorías se necesitará? A ) 16 kcal B) 208 kcal C) 216 kcal D) 232 kcal E) 432 kcal 14. ¿Cuántas calorías se necesitan para fusionar totalmente 60 g de hielo que se encuentra a 0ºC? A ) 4,2 kcal B) 4,8 kcal C) 7,2 kcal D) 6,4 kcal E) 3,0 kcal 15. Una sustancia tiene como calor latente de fusión 150 cal/g y temperatura de fusión 70ºC y calor específico 2 cal/gºC. Si tenemos 400 g de esta sustancia a 10ºC en fase sólida, ¿cuántas calorías se necesitará para fusionarla totalmente? A ) 96 kcal B) 80 kcal C) 64 kcal D) 112 kcal E) 108 kcal
Marca verdadero (V) o falso (F)
1. El calor se transfiere espontáneamente de _____
6. El cambio de fase es un proceso isotérmico
___ ________ ____.
(
)
7. El cambio de fase de sólido a gas se denomina
2. En el Sistema Internacional (S. I.) la unidad de calor
sublimación
es: _________________.
(
)
8. La convección es la transferencia de calor en los líquidos
3. Cuando aumenta la temperatura de un cuerpo,
(
entonces su energía interna _________________. 4. El calor se transmite por conducción en _________
)
9. A una presión determinada, la temperatura a la cual se produce la fusión tiene un valor determinado para
___ ________ __________.
cada sustancia
(
)
5. El calor especifico de una sustancia es: 10.El calor se propaga en el vació por radiación (
___ __________ ___ ______ __________ ___ ____ 10 TEMA
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)
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