Tema 7 Energia Termica Y Calor

Solucionario

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Energía térmica y calor
EJERCICIOS PROPUESTOS

7.1 Si se duplica la temperatura de un gas, ¿se duplica la velocidad media de sus moléculas? ¿Por qué?
Cuando se duplica la temperatura de un gas, se duplica su energía cinética, pero no su velocidad, ya que la energía cinética no es proporcional a la velocidad sino al cuadrado de la velocidad.

7.2 Calcula la energía cinética mediade traslación, por molécula, del oxígeno en una habitación a 21؇ C.
3
ෆ
EC ϭ ᎏᎏ kT ϭ 1,5 и 1,38 и 10Ϫ23 и (21 ϩ 273) ϭ 6,09 и 10Ϫ21 J
2

7.3 Explica por qué en la ecuación calorimétrica las temperaturas se pueden expresar en grados centígrados en
lugar de en kelvin.
Porque la diferencia de temperaturas se expresa con la misma cifra tanto en kelvin como en grados centígrados:
Tf Ϫ T0 ϭ (tf ϩ 273) Ϫ(t0 ϩ 273) ϭ tf Ϫ t0
7.4 Determina la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 60 litros de agua desde 21؇ C hasta 54؇ C.
La masa de 60 litros de agua es aproximadamente 60 kg.
Q ϭ mce(Tf Ϫ T0) ϭ 60 и 4180 и (54 Ϫ 21) ϭ 8,3 и 106 J
7.5 Explica por qué no es posible establecer una tabla de capacidades caloríficas de los cuerpos.
La capacidad calorífica de un cuerpo depende de sumasa, por lo que no puede asignarse una capacidad calorífica determinada para cada sustancia.

7.6 Calcula qué cantidad de agua a 50؇ C se necesita añadir a 20 litros de agua a 20؇ C para elevar su temperatura a 37؇ C.
Aplicando la ecuación calorimétrica y teniendo en cuenta que el calor específico de los dos cuerpos que se mezclan es el mismo:
m1ce1(Te Ϫ T1) ϭ Ϫm2ce2(Te Ϫ T2) ⇒ 20 и (37 Ϫ 20) ϭϪm2(37 Ϫ 50) ⇒ m2 ϭ 26,2 kg
La cantidad de agua necesaria es aproximadamente 26,2 litros.

7.7 Señala cuál es el procedimiento de propagación del calor propio de los fluidos.
La convección es el procedimiento de propagación del calor propio de los fluidos mediante transporte de materia.

7.8 Describe el procedimiento de propagación del calor que utiliza el cuerpo humano para transportar energíatérmica de unas partes a otras.
Los fluidos del cuerpo humano, como la sangre, transportan energía térmica de unas partes a otras del cuerpo mediante convección.

7.9 ¿Por qué la energía solar no puede llegar a la Tierra mediante la conducción o convección?
Porque no hay un medio material entre la Tierra y el Sol que posibilite la propagación calorífica por conducción o
convección.

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Solucionario7.10 Diseña un procedimiento para comparar cualitativamente la conductividad térmica de varias varillas metálicas.
Se puede situar uno de los extremos de cada varilla en un foco caliente y situar en el otro extremo un material
de fácil fusión como la cera; los mejores conductores del calor son aquellos en los que se observe antes la fusión de la cera.

7.11 La longitud de la arista de un cubo dealuminio es 5 cm, medida a 0؇ C. Si se calienta hasta 280؇ C, calcula:
a) La longitud de la arista a esa temperatura.
b) El incremento de volumen del bloque metálico.
a) El coeficiente de dilatación lineal del aluminio es:
␭ ϭ 2,30 и 10Ϫ5 KϪ1
La longitud de la arista a la temperatura dada será:
L ϭ L0(1 ϩ ␭⌬T) ϭ 0,05 и (1 ϩ 2,30 и 10Ϫ5 и 280) ϭ 0,05032 m ⇒ L ϭ 5,032 cm
b) El coeficiente dedilatación cúbica del aluminio es:
␦ ϭ 3␭ ϭ 6,90 и 10Ϫ5 KϪ1
El incremento del volumen del bloque es:
⌬V ϭ V Ϫ V0 ϭ V0(1 ϩ ␦⌬T) Ϫ V0 ϭ V0␦⌬T ϭ 0,053 и 6,90 и 10Ϫ5 и 280 ϭ 2,4 и 10Ϫ6 m3

7.12 Calcula qué cantidad de energía hay que suministrar a 200 g de hielo a ؊18؇ C para convertirlos completamente en agua líquida a 0؇ C.
Se necesita energía para calentar el hielo desde Ϫ18Њ C hasta 0Њ C y para fundirluego el hielo completamente:
Q1 ϭ mce, hielo⌬t ϭ 0,2 и 2100 и (0 Ϫ (Ϫ18))
Q2 ϭ mLhielo ϭ 0,2 и 3,35 и 105

·QϭQ

1

ϩ Q2 ϭ 74 560 J

7.13 Señala si la licuefacción es un cambio de estado progresivo o regresivo.
La licuefacción es un cambio de estado regresivo porque durante el proceso el cuerpo cede energía al medio al
pasar de vapor a líquido.

7.14 Es incorrecto hablar del trabajo o del calor...