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Calorimetría - Soluciones

1.-

¿Cuántas calorías ceden 5 kg de cobre (c = 0,094 cal/g° al enfriarse desde C) 36 oC hasta -4 ° C?

Datos: m = 5 kg = 5.000 g C Ti = 36 ° Tf = - 4 ° C c = 0,094 cal/g° C Q = - mc T = - mc(Tf – Ti) = - 5.000 g · 0,094 cal/g° · (-4 ° – 36 ° = 18.800 cal C C C) 2.Un bloque de acero (c = 0,12 cal/g° de 1,5 toneladas se calienta hasta absorber C) l,8xl06 cal. ¿Aqué temperatura queda si estaba a 10 oC?

Datos: m = 1,5 ton = 1.500 kg = 1.500.000 g = 1,5x106 g Ti = 10 ° C c = 0,12 cal/g° C Q = 1,8x106 cal Q = mc T = mc(Tf – Ti)

Q 1,8 x10 6 cal Tf = + Ti = + 10°C = 20°C mc 1,5 x10 6 ⋅ 0,12cal / g°C

3.-

Una caja de latón (c = 395,6 J/kg° tiene una masa de 250 g a una temperatura C) de – 20 ° ¿Cuánta energía térmica hay que suministrarle para quealcance la C. temperatura de 120° C?

Datos: m = 250 g = 0,25 kg Ti = - 20 ° C Tf = 120 ° C c = 395,6 J/kg° C Q = mc T = mc(Tf – Ti) = 0,25 kg · 395,6 J/kg° · (120 ° - - 20 ° = 13.846 J C C C) 4.¿Cuántas calorías absorbe una barra de fierro (0,11 cal/g° cuando se calienta C) desde -4 oC hasta 180 oC, siendo su masa de 25 kg?

Datos: m = 25 kg = 25.000 g C Ti = - 4 ° Tf = 180 ° C c = 0,11 cal/g° C CC C) Q = mc T = mc(Tf – Ti) = 25.000 g · 0,11 cal/g° · (180 ° - - 4 ° = 506 kcal

Hernán Verdugo Fabiani www.hverdugo.cl

1

5.-

¿Qué masa tiene una plancha de cobre si cede 910 cal al enfriarse desde 192 oC hasta -8 oC?

Datos: Q = 910 cal Ti = 192 ° C Tf = - 8 ° C c = 0,094 cal/g° C

Q = - mc T

m= −

Q Q 910cal =− =− = 48,4g c∆T c (Tf − Ti ) 0,094cal / g°C(− 8°C − 192°C)6.-

¿Cuántas calorías absorbe 1/4 litro de mercurio (densidad = 13,6 g/cm3 y c = 0,033 cal/g° cuando se calienta desde -20 oC hasta 30 oC? C)

Datos: V = 1/ 4 l = 0,25 l = 250 cm3 ρ = 13,6 g/cm3 c = 0,033 cal/g° C C Ti = - 20 ° Tf = 30 ° C m = ρV = 13,6 g/cm3 · 250 cm3 = 3.400 g Q = mc T = 3.400 g · 0,033 cal/g° · (30 ° - - 20 ° = 5.610 cal C C C) 7.Para calentar 3/4 litros de mercurio queestán a 5 oC se absorben 6,6 Kcal. ¿A qué temperatura queda?

Datos: V = ¾ l = 0,75 l = 750 cm3 ρ = 13,6 g/cm3 c = 0,033 cal/g° C Ti = 5 ° C Q = 6,6 kcal = 6.600 cal m = ρV = 13,6 g/cm3 · 750 cm3 = 10.200 g Q = mc T = mc(Tf – Ti) 8.Tf =

Q 6.600cal + Ti = + 5°C = 24,6°C mc 10.200 ⋅ 0,033cal / g°C

Se tienen 2,5 toneladas de fierro que ceden 2,2xl06 cal al enfriarse desde 1000 oC. ¿A quétemperatura queda?

Datos: m = 2,5 ton = 2.500 kg = 2,5x106 g Q = 2,2x106 cal Ti = 1.000 ° C c = 0,11 cal/g° C Q = - mc T = - mc(Tf – Ti) Tf = −

Q 2,2x10 6 cal + Ti = − + 1.000°C = 992°C mc 2,5 x10 6 ⋅ 0,11cal / g°C 2

Hernán Verdugo Fabiani www.hverdugo.cl

9.-

Se tiene un trozo de hielo de 1 kg a una temperatura de -40 ° C a) ¿Cuánto calor se necesita para transformarlo a vapor de agua? b)¿Cuánto calor se necesita para transformar a vapor de agua sólo la mitad del hielo? Considere que nunca se quita parte alguna del trozo de hielo inicial, ni siquiera cuando es agua.

a) Datos: m = 1 kg = 1.000 g C Ti = - 40 ° chielo = 0,5 cal/g° C cagua = 1 cal/g° C Lf = 80 cal/g Lv = 540 cal/g i) para que suba su temperatura de -40 ° a 0 ° C C

Q = mc T = 1.000 g · 0,5 cal/g° · (0 ° - - 40 ° =20.000 cal C C C) ii) para que se produzca el proceso de la fusión:

Q = mLf = 1.000 g · 80 cal/g = 80.000 cal iii) para que suba su temperatura de 0° a 100 ° (en forma de agua líquida) C C

Q = mc T = 1.000 g · 1 cal/g° · (100 ° – 0° = 100.000 cal C C C) iv) para que se evapore completamente

Q = mLV = 1.000 g · 540 cal/g = 540.000 cal v) se suman todas las energías

Q = 20.000 cal +80.000 cal + 100.000 cal + 540.000 cal = 740.000 cal b) Como ahora se pide la energía necesaria para que se evapore solo la mitad de la masa inicial, los pasos i) a iii) de la letra anterior son iguales, y solo cambia el paso iv) donde se considera solo la mitad de la masa, es decir 500 g. iv) para que se evapore la mitad de la masa

Q = mLV = 500 g. 540 cal/g = 270.000 cal v) se suman todas...
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