fisica

Cantidad de calor y capacidad calorífica
17.1. ¿Qué cantidad de calor se requiere para cambiar la temperatura de 200g de plomo, de 20 a 100 °C?
Datos: Ecuación:
Q=mC∆T
m= 200g 
C=0.031 calg.°c
∆T = 80°c
Solución: 
Q=200g0.031 calg.°c(80°c)
Q=496 cal

17.3. Un horno aplica 400 KJ de calor a 4 kg de una sustancia causando que su temperatura se eleve en 80 °C ¿cuál es el calorespecifico? 
Datos: ecuación:
Q=mC∆T
m=4kg CONVERSION: 1kJ -----1000J
∆T = 80°c 400kJ--- ---X 
Q=400 kJ Q=400000J 
C= 
Solución:
400000J=4kgc80°c
C=400000J320kg.°C C=1250Jkg.°C
17.5. Un automóvil de 900 kg que viaja con una velocidad inicial de 20 m/s se detiene. El trabajo requerido para que se detenga el carro es igual a su cambio en la energía cinética. Si todo este trabajo se convierte encalor, ¿qué cantidad equivalente se pierde en kilocalorías? 
Datos: ecuación:
m=900kg Ec=12mv2
Vo=20m/s
Solución:
Ec=12900kg(20m/s)2 CONVERSION: 1cal=4.189J
Ec=180000kgm2/s2 4.186J----- 1cal 
Ec=180000J 180000J---- Ec 
Ec= 43000.4777 cal

1000 cal--------- 1kcal
Calor perdido = Ec 43000.4777 cal-------- Ec 
Ec=43.0004 kcal

17.7. En una taza de cerámica de 0.5 kg se sirve café calientecon un calor especifico de 4186 J/kg°C ¿Cuánto calor absorbe la taza si la temperatura se eleva de 20 a 80 °C?
Datos: ecuación:
m=0.5kg
Q=mC∆T
Ce=4186Jkg.°c
To=20°C Tf=80°C

Solución:
∆T=60 °C
Q=0.5kg4186Jkg.°c(60°C)
Q=125580 J

1000 J -----1KJ 
125580J--- ---X 
Q=125.580 KJ

17.9. Un casquillo de cobre de 8 kg tiene que calentarse de 25 a 140 °C con el fin de expandirlo para que seajuste sobre un eje. ¿Cuánto calor se requirió?
Datos: ecuación:
m=8kg Q=mc∆T 
Ce=390 Jkg.°c
To=25 °C Tf=140
Solución:
∆T=115 Q=8 kg390 Jkg.°c(115 °C) 
Q=358,800 J
1000 J -----1KJ 
358,800J--- ---X
Q=358.800 KJ

17.11. Un trozo de 4 kg de metal (c = 320 J/kg°C) se encuentra inicialmente a 300°C. ¿Cuál será su temperatura final si pierde 50 kJ de energía calorífica?
Datos: Ecuacion:m=4 kg Q=mC∆T
Ce=320 Jkg.°c
To=300 °C Tf=? si Q=50 kJ 

Solución:
1 kJ -----1000J 
50 kJ--- ---X

Q=-50000 J
50000J=4 kg320 Jkg.°C(300°C-Tf)
50000 J=1280J°C(300°C-Tf)
39.0625 °C=300°C-Tf
Tf=300 °C-39.0625 °C

Tf=260.9375 °C

17.13. Un tubo de cobre de 400 g que se encuentra inicialmente a 200°C se sumerge en un recipiente que contiene 3 kg de agua a 20 °C. Pasando por alto otrosintercambios de calor, ¿Cuál será la temperatura de equilibrio de la mezcla?
Datos: ecuación:
m=0.4 kg cobre m=3 kg agua Q=mC∆T
To=200 °C To=20°C 
C=390Jkg.°C C=4186Jkg.°C 
TE=?
Solución:
calor perdido=calor ganado
Q cobre=Q agua
0.4 kg390Jkg.°C200°C-TE=3kg4186Jkg.°C(TE-20°C)
156J°C200°C-TE=12558J°C(TE-20°C)
31200J-156J°CTE=12558J°CTE-251160J
31200J+251160J=12558J°CTE+156J°CTE282360J=12714J°CTE
TE=282360J12714J°C
TE=22.208°C

17.15. Un trozo de metal de 450 g se calienta a 100°C y luego se deja caer en la taza de un calorímetro de aluminio de 50 g que contiene 100 g de agua. La temperatura inicial de la taza y del agua es de 10°C y la temperatura de equilibrio es de 21.1°C. Calcule el calor específico del metal.
Datos:
m=450 g metal m=50g aluminio m=100 g agua
To=100°CTo=10°c To=10°c
TE=21.1 °C TE=21.1°C TE=21.1°C
△T=78.9°C △T=11.1°C △T=11.1°C 
Ce=calg.°c C=0.22calg.°C C=1.00calg.°C 

Ecuación: 
Q=mC∆T

Solución:
calor perdido=calor ganado
Q metal=Q aluminio+Q agua
450 g Ce78.9°C=50g0.22calg.°C11.1°C +100 g1.00calg.°C(11.1°C )
35505g.°CCe=122.1 cal+1110cal
35505g.°CCe=1232.1 cal
Ce=1232.1 cal35505g.°C
Ce=0.03470calg.°c

17.17. Un trabajador sacaun trozo de hierro de 2 kg de un horno y lo coloca en un recipiente de aluminio de 1 kg, que se ha llenado parcialmente con 2 kg de agua. Si la temperatura del agua sube de 21 a 50°C, ¿Cuál es la temperatura inicial del hierro? 
Datos:
m=2 kg hierro m=1kg aluminio m=2 kg agua
To=°C To=21°c To=21°c
TE=50 °C TE=50°C TE=50°C
△T=To-50°C △T=29°C △T=29°C 
C=470Jkg.°C C=920Jkg.°C C=4186Jkg.°C ...