Termodinamica ejercicios resueltos

termodinámica

Ejercicios de la unidad 16

Cuestiones.
1. Si pones un vaso con agua caliente en el aire aislado de los demás objetos. Basándote en la teoría cinética, ¿qué cambios se producirán en el aire y en el agua al cabo de algún tiempo? (

2. Al mezclar dos cantidades de agua diferentes a diferentas temperaturas. Justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a)El agua que tiene más energía interna cederá calor a la que tiene menos; b) El agua que está a más temperatura cederá calor a la que está a menos; c) El agua que tiene más masa cederá calor a la que tiene menos. (

Calor y temperatura.
3. A un trozo de 250 g a 20 ºC de cierto material se le suministran 3,5 kJ subiendo su temperatura hasta 56 ºC. Calcula el calor específico de dicho material.(Solución: 389 J(kg–1(K–1) (

4. ¿Qué cantidad de calor absorberán 200 ml de etanol cuando su temperatura aumenta de 25 ºC a 70 ºC, sabiendo que el calor especifico del etanol vale 2450 J(kg–1(K–1 y su densidad es 810 kg(m–3? (Solución: 2,18(104 J) (

5. ¿Qué la temperatura tendrá inicialmente una pieza de aluminio de 100 g si se le suministran 36 kJ , y su temperatura llega hasta los450 ºC. (Solución: 50 ºC) (

6. Una pesa de hierro de 2 kg se enfría desde 900 ºC hasta 50 ºC al colocarla en agua cuya temperatura inicial era 15 ºC. ¿Qué masa de agua se utilizó?. (Solución: 5,35 kg) (

7. En un calorímetro con 500 ml de agua a 18 ºC ponemos 150 g de acero inoxidable a 150 ºC. Calcula la temperatura del equilibrio térmico. (Solución: 22,7 ºC) (

Calor y cambios de estado.
8.¿Qué cantidad de calor que se intercambia cuando: a) transformamos 750 ml de agua líquida a 20 ºC en vapor de agua a 150 ºC. b) transformamos 100 g de vapor de agua a 120 ºC en hielo a –15 ºC. (Solución: a) Se han absorbido 2,02(106 J; b) se han cedido 3,08(105 J) (

9. Una sustancia se encuentra a 20(ºC. Calcula el calor necesario para fundir ½ kg de dicha sustancia. Datos: ce(sólido) = 600 J (kg–1 ( K–1 ; LF = 47 kJ ( kg–1. TFusión = 144 ºC (Solución: 60,7 kJ) (

10. ¿Cuánto calor se necesita para fundir un bloque de plomo de 250 g que se encuentra a una temperatura inicial de 20(ºC? Datos: ce (Pb) = 130 J · kg–1 · K–1;
Tfusión (Pb) = 327 ºC; LF (Pb) = 23,0 kJ · kg–1. (Solución: 15,73 kJ) (

Equilibrio térmico.
11. Calcula la masa de vapor de agua a 100 ºC que debemos añadira 100 L de agua liquida a 17(ºC para conseguir una temperatura de equilibrio de 40 ºC. (Solución: 3,83 kg) (

12. Determina la temperatura de equilibrio que se alcanza al mezclar 2 kg de agua a 20 ºC con 5 kg de agua a 80 ºC. Dato: (ce (agua) = 4,18 kJ · kg–1 · K–1. (Solución: 62,9 ºC) (

13. En un calorímetro que contiene 300 g de agua a 70 ºC se introducen 600 g de etanol a 20 ºC. Halla latemperatura del conjunto cuando se alcanza el equilibrio térmico. Datos: (ce (agua) = 4,18 kJ · kg–1 · K–1 ; ce (etanol) = 2,42 kJ · kg–1 · K–1). (Solución: 43,17 ºC) (

14. Se añade un cubito de hielo de 5 g a –20ºC en un vaso con 200 g de agua a 30 ºC. Calcula la temperatura final del agua líquida resultante. Datos: ce (hielo) = 2,09 kJ · kg–1 · K–1; ce (agua líquida) = 4,18 kJ ·kg–1 · K–1; LF(hielo) = 333,5 kJ · kg–1. (Solución: 27,1 ºC) (

Equivalencia entre calor y trabajo.
15. Sobre una masa de 24 kg de etanol a 10 ºC realizamos un trabajo mecánico con un agitador. Si el trabajo se transforma íntegramente en calor, calcula cuánto trabajo debemos realizar para aumentar la temperatura del etanol a 75 ºC.
ce (etanol) = 2424 J·kg–1·K–1. (Solución: 3781440 J) (

16. Uncalentador doméstico eleva la temperatura de 5 kg de agua desde 20 ºC a 80 ºC en 10(min. ¿Cuántos julios proporciona el calentador en cada minuto si se supone que sólo el 80% del calor que suministra es aprovechado realmente? (Solución: 100320 J) (

17. Un proyectil de un metal cuyo calor específico es 150 J · kg–1 · K–1 choca contra un muro a la velocidad de 500 m/s. ¿Cuál será la elevación de...