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FLUIDOS Y CALOR Serie 4
Problemas seleccionados de Calor y Primera Ley de la Termodinámica



1.- ¿Cuánto carbón se necesita para calentar el agua en un tanque de 40 galones de 40 ° F a 180 ° F. Si el calor de combustión del carbón empleado es de 6,000 kcal/kg? (Un galón de agua pesa 8.34 lb.) Respuesta: 1.97 kg de carbón.

2.- Si 0.04 kg de metal a 100 °C se colocanen 0.15 kg de agua a 18° C, y la temperatura final de la mezcla es de 20 °C, ¿cuál es el calor especifico del metal? Respuesta: 0.094 kcal/kg°C

3.- Si 0.08 kg de aluminio (de calor especifico 0.212) a 100 °C se colocan en 0.1 kg de agua a 15°C, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla? Respuesta: 27.3° C

4.- Se dan dos recipientes, uno a 80 °F y el otro a 205 °F. ¿Cuánta agua se debetomar de cada uno para tener 200 lb de agua a 150 ° F? Respuesta: 88 lb de agua a 80 °F y 112 lb a 205 ° F.

5.- ¿Cuántas kilocalorías se liberan al cambiar 7.5 kg. de vapor a 100 °C a agua a 40 ° C? Respuesta: 4,500 kcal.

6.- Si 2 kg de metal de calor específico 0.092 a una temperatura de 190 °C se colocan en 0.4 kg de hielo a 0 °C, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla? Respuesta: 5.1 °C.

7.- Si 0. 1 kg de vapor a 130 °C se condensa en 2.5 kg de agua a 30 °C contenida en un calorímetro de aluminio que pesa 0.5 kg, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla? (Calor específico del aluminio: 0.21 cal/g°C; calor específico del vapor: 0.5 cal/g°C.)
Respuesta: 51.1 °C.

8.- ¿Cuánto tiempo podrá hacerse funcionar un motor de 2,000 CV(147x104 J/s), accionando la energía liberadapor 1 km3 de agua de mar cuando la temperatura del agua desciende l °C, si todo este calor se convirtiese en energía mecánica? ¿Por qué no se utiliza este enorme depósito de energía? Respuesta: 28,476105 seg = 90 años

9.- Una casa quema 10 ton de carbón en una instalación de calefacción, siendo las pérdidas totales de un 15 %. a) ¿Cuántas kilocalorías se utilizaron para calentar la casa? b) Enalgunas localidades se calientan durante el verano grandes depósitos de agua mediante la radiación solar, y la energía almacenada se utiliza como calefacción durante el invierno. Calcule las dimensiones del tanque almacén, supuesto cúbico, para almacenar una cantidad de energía igual a la calculada en la parte a). Suponga que el agua se calienta a 50 °C en el verano y se enfría hasta 25 °C T enel invierno. Respuesta: a) 5,525  104 kcal; b) lado del tanque: l3 m.

10.- Una muestra de 50 g de una sustancia a la temperatura de 100 °C se deja caer dentro de un calorímetro que contiene 200 g de agua a la temperatura inicial de 20 °C. El calorímetro es de cobre y su masa de 100 g. La temperatura final del calorímetro es de 22 °C. Calcule el calor específico de la muestra. Respuesta: 0.107cal/g°C

11.- Un vaso abierto contiene 500 g de hielo a -20 °C. Se suministra al vaso en proporción constante de 1,000 cal/min durante 100 min. Construya una curva tomando el tiempo transcurrido en las abscisas y la temperatura en las ordenadas. No tenga en cuenta la capacidad calorífica del recipiente

12.- Un tubo une un recipiente en el que esta hirviendo agua a la presión atmosférica conun calorímetro. La masa del calorímetro es de 150 g, su equivalente en agua 15 g y contiene inicialmente 340 g de agua a 15° C. El vapor se condensa en el calorímetro hasta que su temperatura sube a 71 °C, después de lo cual la masa del calorímetro y su contenido es de 525 g. Calcule con estos datos el calor de vaporización del agua.
Respuesta: 539 cal/g.

13.- En un sistema doméstico decalefacción por agua caliente el agua llega a los radiadores a la temperatura de 60 °C y sale a 38 °C. Se desea reemplaza el sistema de calefacción por otro de vapor en el cual el vapor a la presión atmosférica se condensa en los radiadores, saliendo de éstos a 82 °C. ¿Cuántos kilogramos de vapor suministrarán el mismo calor que suministra 1 kg de agua caliente en la primera instalación?
Respuesta:...
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