Fisica

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PROBLEMAS
Calor y energía térmica
1. Considere el aparato deJoule descrito en la figura. Las dos masas son de
1.50 kg cada una y el tanque se llena con 200 g de agua. ¿Cuál es el aumento
de la temperaturadel agua después de que las masas descienden una
distancia de 3.00 m?
Solución:
Suponiendo que toda la energía potencial se convierte encalor, el aumento en
la temperatura es
ΔT = 2mgh/maguaC = 2(1.5 kg)( 9.81 m/s2)(3 m)/(0.2 kg)(1480 J/kg oC) = 0.29 oC
2. Una persona de 80 kgque intenta de bajar de peso desea subir una
montaña para quemar el equivalente a una gran rebanada de pastel de
chocolate tasada en 700calorías (alimenticias). ¿Cuánto debe ascender la
persona?
Solución:
mgh = Q = 700 x 103 cal x 1.480 J/cal = 1036 x 103 J
la altura h = Q/mg = (1036x 103 J)/(80 kg)(9.81 m/s2) = 1,320 m.
3. El agua en la parte superior de las cataratas del Niágara tiene una
temperatura de 10°C. Si éstacae una distancia total de 50 m y toda su energía
potencial se emplea para calentar el agua, calcule la temperatura del agua en
el fondo de lacatarata.
Solución:
Energía potencial: Ep = mgh
Calor absorbido por el agua para elevar su temperatura: Q = mCΔT
La energía potencial setransforma en calor: Ep = Q
mCΔT = mgh
ΔT = gh/C = (9.81 m/s2)(50 m)/4186 J/kg oC) = 0.117 oC
Tf – Ti = 0.117
Tf = Ti + 0.117 = 10.117 oC