Practica N 06 Calor

1. Un tanque de 3 L contiene aire a 3 atm y 20 °C. El tanque se sella y enfría hasta que la presión es de 1 atm. a) ¿Qué temperatura tiene ahora el gas en grados Celsius? Suponga que el volumen del tanque es constante. b) Si la temperatura se mantiene en el valor determinado en el inciso a) y el gas se comprime, ¿qué volumen tendrá cuando la presión vuelva a ser de 3 atm?

2. El volumen pulmonartotal de un estudiante de física es de 6 L. Ella llena sus pulmones con aire a una presión absoluta de 1 atm y luego, deteniendo la respiración, comprime su cavidad torácica para reducir su volumen pulmonar a 5.7 L. ¿A qué presión está ahora el aire en sus pulmones? Suponga que la temperatura del aire no cambia.

3. Un buzo observa una burbuja de aire que sube del fondo de un lago (donde lapresión absoluta es de 3.50 atm) a la superficie (donde es de 1.00 atm). La temperatura en el fondo es de 4.0 °C, y en la superficie, de 23.0 °C. a) Calcule la razón entre el volumen de la burbuja al llegar a la superficie y el que tenía en el fondo. b) ¿Puede el buzo detener la respiración sin peligro mientras sube del fondo del lago a la superficie? ¿Por qué?

4. Se calienta balines de cobre, cada unocon una masa de 1 g, a una temperatura de 100 °C. ¿Cuántos balines se deben agregar a 500 g de agua inicialmente a 20 °C para que la temperatura final de equilibrio sea de 25 °C? (desprecie la capacidad calorífica del contenedor) ccobre = 300 J/kg.K

5. Cuando hace frio, un mecanismo importante de pérdida de calor del cuerpo humano es la energía invertida en calentar el aire que entra en lospulmones al respirar. a) En un frio día de invierno cuando la temperatura es de -20 °C, ¿cuánto calor se necesita para calentar a la temperatura corporal (37 °C) los 0.50 L de aire intercambiados con cada respiración? Suponga que la capacidad calorífica específica del aire es de 1200 J/kg.K y que 1.0 L de aire tiene una masa de 1.3×10-3 kg. b) ¿Cuánto calor se pierde por hora si se respira 20 vecespor minuto?

6. Un tren subterráneo de 25000 kg viaja inicialmente a 15.5 m/s y frena para detenerse en una estación; ahí permanece el tiempo suficiente para que sus frenos se enfríen. Las dimensiones de la estación son 65.0 m de largo, 20.0 m de ancho y 12.0 de alto. Suponiendo que todo el trabajo para detener el tren que realizan los frenos se transfiere como calor de manera uniforme a todo elaire en la estación, ¿en cuánto se eleva la temperatura del aire en la estación? Tome la densidad del aire como 1.20 kg/m3 y su calor especifico como 1020 J/kg.K.

7. Un calorímetro de aluminio con una masa de 100 g contiene 250 g de agua. Están en equilibrio térmico a 10 °C. Se colocan a dos bloques de metal en el agua. Uno es una pieza de 50 g de cobre a 80 °C. La otra muestra tiene una masa de 70g a una temperatura de 100 °C. Todo el sistema se estabiliza a una temperatura final de 20 °C. (a) Determine el calor específico de la muestra desconocida. (b) Determine que material puede ser, usando tablas de textos.

8. Un recipiente abierto con masa despreciable contiene 0.550 kg de hielo a -15 °C. Se aporta calor al recipiente a una tasa constante de 800 J/min durante 500 min. a) ¿Después decuántos minutos comienza a fundirse el hielo? b) ¿Cuántos minutos después de iniciado el calentamiento, la temperatura comienza a elevarse por encima de 0 °C? c) Dibuje una curva que indique la temperatura en función del tiempo transcurrido.

9. En un sistema casero de calefacción por agua caliente se alimenta agua a 70.0 °C (158.0 °F) a los radiadores, de donde sale a 28.0 °C. El sistema se va areemplazar por uno de vapor de agua, en el que el vapor a presión atmosférica se condensa en los radiadores, saliendo de estos a 35.0 °C (95.0 °F). ¿Cuántos kilogramos de vapor suministrarán la misma cantidad de calor que suministraba 1.00 kg de agua caliente en el primer sistema?

10. Un calorímetro de cobre con masa de 0.446 kg contiene 0.0950 kg de hielo. El sistema está inicialmente a 0 °C....