Ejercicio resueltos termodinamica
Páginas: 7 (1590 palabras)
Publicado: 11 de noviembre de 2009
1. La gráfica representa la variación de la temperatura, T, para dos cuerpos, Ay B, de igual masa en función del calor, Q, que se les suministra.
T
A
B
Q
a) ¿Cuál de los dos cuerpos aumenta su temperatura con mayor rapidez? ¿Por qué?
El cuerpo A. Como podemos observar a medida que se suministra más calor a ambos cuerpos, la pendiente de la recta del cuerpo A es mayor que la del cuerpoB, es decir la variación de temperatura es mayor en A que en B.
b) ¿Están constituidos los cuerpos de los mismos materiales? ¿Por qué?
Los cuerpos no están constituidos de los mismos materiales. Como sabemos, calor especifico se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de un cuerpo para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius) a partirde una temperatura dada; y podemos ver que cuando empiezan a calentarse la variación de temperatura es diferente en ambos cuerpos, es decir, tienen un diferente calor especifico, lo que nos indica que son de diferentes materiales.
2. Para aumentar en 20°C la temperatura de una pieza de bronce de 300g de masa es necesario suministrar 550 cal. ¿Cuál es el calor especifico del bronce?
Laformula de calor específico es:
c=Qm∆T
m=300g
Q=550cal
∆T=20°C
c=550cal300g×20°C=0.0916calg°C
3. Se calentaron con la misma hornilla, 100g de agua y 100g de alcohol y se obtuvieron los siguientes datos:
Tiempo (min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Temperatura del agua (°C) | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 |
Temperatura del alcohol (°C) | 20 | 27.6 | 35.2 | 42.8 | 50.4 | 58 |
a) Construye lagrafica temperatura-tiempo
b) Calcula la cantidad de calor suministrado por minuto a cada sustancia.
El calor específico del agua es 1calg°C y del alcohol es 0.6calg°C.
Para ambas sustancias podemos observar que por cada minuto la variación de temperatura es constante (5°C para el agua y 7.6°C para el alcohol). Entonces por cada minuto la cantidad de calor suministrado será el mismo. Para elagua:
Q=c m ∆T
Q=1calg°C×100g×5°C
Q=500cal
Para el alcohol:
Q=0.6calg°C×100g×7.6°C
Q=456cal
c) Determina cuanto tiempo tardara el agua en hervir desde el instante inicial.
Sabemos que el agua al nivel del mar hierve a una temperatura de 100°C. Si por cada minuto aumenta 5°C y tiene una temperatura inicial de 20°C entonces hervirá en 16 minutos.
4. En el exterior de una estación deinvestigadores en la Antártida se comprueba un día que un termómetro graduado en °C marca el mismo número que otro que hay a su lado, pero que esta graduado en °F. ¿Cuál era la temperatura en ese instante?
Temp °F=95Temp (°C)+32
Temp °F=Temp (°C)
Temp °C=95Temp (°C)+32
Temp °C-95Temp °C=32
-45Temp °C=32
Temp °F=-1604=-40°C
5. ¿Está bien empleada la expresión “cúbrete con una cobija para quete dé calor”? En realidad, ¿Cuál es la función de cubrirse con una cobija?
Una cobija no genera calor y por lo tanto no da calor. Lo que hace la cobija es evitar que el calor corporal se pierda en el aire. Al cubrirse con una cobija se pone una capa aislante entre el aire frío y la cobija por lo que resulta fácil calentar el poco aire que permanece entre el cuerpo y la cobija, y este aíre nopierde la temperatura por la cobija.
6. ¿Qué consideraciones se deben tener en cuenta cuando se elige el material para construir un termómetro?
Primero. El rango de temperatura que se va a medir debe estar en el rango de respuesta del material que se va a utilizar.
Segundo. El material debe responder a la temperatura eficientemente. Por ejemplo, tener un coeficiente de dilatación muy alto, parael caso de termómetro bimetálico o líquido en vidrio (mercurio (u otro líquido) en un tubo de vidrio).
Tercero. El soporte del material debe tener baja respuesta a la temperatura. En el caso de líquido en vidrio, el vidrio no debe dilatarse con la temperatura y si lo hace su dilatación debe ser muy pequeña. El bimetálico no debe ser afectado por la temperatura de los materiales que lo...
T
A
B
Q
a) ¿Cuál de los dos cuerpos aumenta su temperatura con mayor rapidez? ¿Por qué?
El cuerpo A. Como podemos observar a medida que se suministra más calor a ambos cuerpos, la pendiente de la recta del cuerpo A es mayor que la del cuerpoB, es decir la variación de temperatura es mayor en A que en B.
b) ¿Están constituidos los cuerpos de los mismos materiales? ¿Por qué?
Los cuerpos no están constituidos de los mismos materiales. Como sabemos, calor especifico se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de un cuerpo para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius) a partirde una temperatura dada; y podemos ver que cuando empiezan a calentarse la variación de temperatura es diferente en ambos cuerpos, es decir, tienen un diferente calor especifico, lo que nos indica que son de diferentes materiales.
2. Para aumentar en 20°C la temperatura de una pieza de bronce de 300g de masa es necesario suministrar 550 cal. ¿Cuál es el calor especifico del bronce?
Laformula de calor específico es:
c=Qm∆T
m=300g
Q=550cal
∆T=20°C
c=550cal300g×20°C=0.0916calg°C
3. Se calentaron con la misma hornilla, 100g de agua y 100g de alcohol y se obtuvieron los siguientes datos:
Tiempo (min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Temperatura del agua (°C) | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 |
Temperatura del alcohol (°C) | 20 | 27.6 | 35.2 | 42.8 | 50.4 | 58 |
a) Construye lagrafica temperatura-tiempo
b) Calcula la cantidad de calor suministrado por minuto a cada sustancia.
El calor específico del agua es 1calg°C y del alcohol es 0.6calg°C.
Para ambas sustancias podemos observar que por cada minuto la variación de temperatura es constante (5°C para el agua y 7.6°C para el alcohol). Entonces por cada minuto la cantidad de calor suministrado será el mismo. Para elagua:
Q=c m ∆T
Q=1calg°C×100g×5°C
Q=500cal
Para el alcohol:
Q=0.6calg°C×100g×7.6°C
Q=456cal
c) Determina cuanto tiempo tardara el agua en hervir desde el instante inicial.
Sabemos que el agua al nivel del mar hierve a una temperatura de 100°C. Si por cada minuto aumenta 5°C y tiene una temperatura inicial de 20°C entonces hervirá en 16 minutos.
4. En el exterior de una estación deinvestigadores en la Antártida se comprueba un día que un termómetro graduado en °C marca el mismo número que otro que hay a su lado, pero que esta graduado en °F. ¿Cuál era la temperatura en ese instante?
Temp °F=95Temp (°C)+32
Temp °F=Temp (°C)
Temp °C=95Temp (°C)+32
Temp °C-95Temp °C=32
-45Temp °C=32
Temp °F=-1604=-40°C
5. ¿Está bien empleada la expresión “cúbrete con una cobija para quete dé calor”? En realidad, ¿Cuál es la función de cubrirse con una cobija?
Una cobija no genera calor y por lo tanto no da calor. Lo que hace la cobija es evitar que el calor corporal se pierda en el aire. Al cubrirse con una cobija se pone una capa aislante entre el aire frío y la cobija por lo que resulta fácil calentar el poco aire que permanece entre el cuerpo y la cobija, y este aíre nopierde la temperatura por la cobija.
6. ¿Qué consideraciones se deben tener en cuenta cuando se elige el material para construir un termómetro?
Primero. El rango de temperatura que se va a medir debe estar en el rango de respuesta del material que se va a utilizar.
Segundo. El material debe responder a la temperatura eficientemente. Por ejemplo, tener un coeficiente de dilatación muy alto, parael caso de termómetro bimetálico o líquido en vidrio (mercurio (u otro líquido) en un tubo de vidrio).
Tercero. El soporte del material debe tener baja respuesta a la temperatura. En el caso de líquido en vidrio, el vidrio no debe dilatarse con la temperatura y si lo hace su dilatación debe ser muy pequeña. El bimetálico no debe ser afectado por la temperatura de los materiales que lo...
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