Ejercicios Resueltos De Termodinamica

PROBLEMAS DE QUMICA TERMODINAMICA

1. hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 100 g de cobre desde 10 ºC a 100 ºC. CeCu=0,093.cal/(g°C)

Solución
Q=Ce.m.∆T
Q=0,093.calg°C.100g100-10°C
Q=837cal

2. suponiendo que a 100 g de aluminio a 10 ºC se le suministre la cantidad de calor necesario del ejercicio anterior deducir que cuerpo, cobre o aluminio,estará más caliente. CeAl=0,217.cal/(g°C).

Solución
Q=Ce.m.∆T
∆T=QCe.m
∆T=(837cal)/(0,217.calg°C.100g)
∆T=38,57°C
∴el metal mas caliente es el cobre
3. Un trozo de 6,22 Kg de cobre metálico se calienta dese 20,5 °C hasta 324,3 °C. calcule el calor absorbido (en KJ) por el metal.

Solución:
Q=mCe∆T
Q=6220g4,184J°Cg324,3-20,5°C

Q=7906,237kJ
4. Hallar la temperatura resultante dela mezcla de 150 g de hielo a 0ºC y 300 g de agua a 50ºC.
Solución
• Qperdido=Qganado
-(300g.4,184Jg.°C.Tf-50=150g.334,4Jg +150.4,184calg.°C.(Tf-0°)
• 1255,2JTf+62760J=50160J+627,6TfJ
12600=1882,8TfJ
Tf=6,69°C
5. Hallar el calor que se debe extraer de 20 g de vapor de agua a 100 ºC para condensarlo y enfriarlo hasta 20 ºC calor de vaporización 540 cal/g

Solución
Q=m.ℷv
Q=20g.540cal/gQ=-10800.cal

Qperdido=m.Ce.∆T
• Q=20g.1calg°C.20-100°C
Q=-1600 cal
Qtotal=-12400 cal
6. Un calorímetro de 55 g de cobre contiene 250 g de agua a 18 ºC. Se introduce en él 75 g de una aleación a una temperatura de 100 ºC, y la temperatura resultante es de 20,4 ºC. Hallar el calor específico de la aleación.CeCu=0,093.cal/(g°C)

Solución
-Qperdido=Qganado-Cesust.msust.∆T=CeCu.mCu.∆T+Ceagua.magua.∆T.
-Cesust.75g.20,4-100°C=0,093.calg°C.55g.20,4-18°C+1calg°C.250g.20,4-18°C
Cesust.5970g.°C=12,276.cal+600.cal
Cesust=612,276.cal5970.g°C
Cesust=0,1026.calg°C
7. hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 300 g de cobre desde 40 ºC a 100 ºC. CeCu=0,093.cal/(g°C)

Solución
Q=Ce.m.∆T
Q=0,093.calg°C.300g100-40°C
Q=1674cal

8. La combustión de 5 gde coque eleva la temperatura de 1 l de agua desde 10 ºC hasta 47 ºC. Hallar el poder calorífico del coque.

Solución
1Lagua=1000ml=1000g
Q=Ce.m.∆T
Q=1.calg°C.1000g.47-10°C
Q=37000.cal
→37000cal5g=7400 .calg

9. El agua en la parte superior de las cataratas del Niágara tiene una temperatura de 10 ºC. Si ésta cae una distancia total de 50 m y toda su energía potencial se emplea paracalentar el agua, calcule la temperatura del agua en el fondo de la catarata

Solución
Ep=mgh
Si tomamos como masa del agua a 1Kg
Ep=1Kg.9,8.ms2.50m
Ep=490.J
Además si
Q=Ep
∆T=QCe.m
∆T=490J4,184Jg°C.1000g
∆T=0,117°C
∴Tf=Ti+∆T=10,117°C
10. ¿Cuánto calor debe agregarse a 20 g de aluminio a 20 ºC para fundirlo completamente? Calor de fusión del aluminio ℷf=3,97 x 105Jkg; Calorespecífico del aluminio 0,215 cal/g ºC; Punto de fusión del aluminio: 660 ºC

Solución
∆T=Tf-Ti
∆T=660°C-20°C=640°C
Q=Ce.m.∆T
Q=20g.0,215.calg°C.640°C
Q=2732cal ;si 1 cal=4,184J→2732cal=11430,688J
Además calor necesario para que cambie de estado es
Qf=ℷf.m
Qf=3,97x105Jg.20g
Qf=7940J
∴el calor necesario para subir la temperatura y cambiar de estado es
QT=Qf+Q
QT=7940J+11430,688J=19370,688J11. Una bala de plomo de 3 g se desplaza a 240 m/s cuando se incrusta en un bloque de hielo a 0 ºC. Si todo el calor generado funde el hielo, ¿qué cantidad de hielo se derrite? (el calor latente de fusión para el hielo es de 80 kcal/kg y el calor específico del plomo es de 0,030 kcal/kg. ºC.

Solución
Ec=mv22=0,003.240.ms22
Ec=172,82J=86.4J
si un cal=4,184J →80cal=334,72J
Qf=ℷf.m→m=Qfℷf
m=86,4334,72Jg
m=0,2581g

12. ¿Qué energía desprenden al aire 80 g de vapor de agua que se condensan en una ventana? En calorías
Datos: Vapor Le = 2257 J/g
Solución:
Q=m.Le
Q=80g.2257Jg→Q=180560J.1cal4.184J
Q=43154,87cal

13. Una herradura de hierro de 1,5 Kg inicialmente a 600 ºC se sumerge en una cubeta que contiene 20 Kg de agua a 25 ºC. ¿Cuál es la temperatura...