Termodinámica - Física

1) En un calorímetro sin pérdidas cuyo equivalente en agua es de 101 g y cuya temperatura inicial es de 20 ºC, se añaden 250 cm3 de agua a 40 ºC, 100 g de hierro a 98 ºC (calor específico = 0,109 cal/g ºC) y 80 g de hielo fundente. Calcular la temperatura de equilibrio.
Sol. 15,1 ºC.
2) Dentro de un calorímetro que contiene 1.000 g de agua a 20 ºC se introducen 500 g de hielo a -16 ºC. El vasocalorimétrico es de cobre y tiene una masa de 278 g.
Calcular la temperatura final del sistema, suponiendo que no haya pérdidas.
Calor específico del hielo: 0,55 cal/g ºC
Calor específico del cobre: 0,093 cal/g ºC
Calor de fusión del hielo: 80 cal/g
Calor de vaporización del agua: 539 cal/g
Sol. 0 ºC no se funde todo el hielo; 201 g.
3) En un calorímetro de latón sin pérdidas, de 240 g,que contiene 750 cm3 de agua a 20,6ºC se echa una moneda de oro de 100 g a 98 ºC y la temperatura sube a 21 ºC.
Determinar la cantidad de oro y cobre que integra la moneda.
Calor específico del latón: 0,09cal/g ºC;
calor específico del cobre: 0,0922 cal/g ºC;
calor específico del oro: 0,031 cal/g ºC.
Sol. 85,16 g de oro; 14,84 g de cobre.

4) En un calorímetro de cobre se quemanexactamente, 3 g de carbón produciéndose CO2. La masa del calorímetro es de 1,5 kg y la masa de agua del aparato es 2 kg.
La temperatura inicial de la experiencia fue de 20 ºC y la final de 31 ºC. Hallar el poder calorífico del carbón expresándolo en cal/g.
El calor específico del cobre vale 0,093 cal/g ºC.
Sol. 7,8x103 cal/gr.
5) En un calorímetro cuyo equivalente en agua es despreciable, hay 1 kg dehielo a -10 ºC. ¿Cuantos gramos de agua a 80 ºC hay que introducir en él para que la temperatura final sea de 10 ºC? Sí en lugar de agua a 80 ºC, se introduce vapor de agua a 100 ºC, ¿Cuántos gramos de éste habría que introducir para que la temperatura final sea de 40 ºC? ¿Que volumen ocupa el vapor de agua introducido, si la presión a que se mide es de 700 mm de mercurio?
Peso molecular delagua 18.
1) Calor específico del hielo (de -20 a 0 ºC): 0,5 cal/g ºC
2) Calor de vaporización del agua: 540 cal/g
Sol. 1.357 g; 208 g; 384 l.

6) Mezclamos 1 kg de agua a 95 ºC con un kg de hielo a -5 ºC. ¿Dispondremos de suficiente calor para fundir todo el hielo? Sí es así, ¿a qué temperatura queda la mezcla?
Calor específico del hielo: 0,5 cal/g ºC
Calor de fusión del hielo: 80 cal/g
Sol.Se funde todo el hielo, 6,25 ºC.

7) Una cantimplora de aluminio cuya masa es 500 g contiene 750 g de agua y 100 g de hielo. Se deja caer la cantimplora desde un avión a tierra. Después de la caída, se encuentra que la temperatura de la cantimplora es 25 ºC. Suponiendo que durante el impacto no se comunica energía al suelo, ¿cual era la velocidad de la cantimplora un instante antes de suaterrizaje?
Calor específico del aluminio: 0,217 cal/g ºC
1 kcal = 4.186 Julios.
Sol. 445 m/s; 10.103 m.
8) Un vaso cuya capacidad calorífica es despreciable contiene 500 g de agua a temperatura de 80 ºC. ¿Cuantos gramos de hielo a la temperatura de -25 ºC han de dejarse caer dentro del agua para que la temperatura final sea de 50 ºC.
Sol. 105 gramos de hielo.





9) Una bola, a una velocidadde 200 m/s, choca contra un obstáculo.
Suponiendo que toda la energía cinética se transforma en calor y que éste calienta tan solo la bola, calcular su elevación de temperatura.
Sol. 47,8 ºC.
Calor específico del metal 0,1 cal/g ºC.

10) Un calorímetro de latón de M1= 125 g contiene un bloque de hielo de M2= 250 g todo ello a t1= -15 ºC.
Calcular la cantidad de vapor de agua a 100 ºC y a lapresión normal que es necesario para que todo el sistema llegue a la temperatura de t = 15 ºC.
Sol. 41,54 g.
Calor específico del latón: 0,09 cal/g ºC
Calor específico hielo: 0,5 ºC
Calor de fusión del hielo: 80 cal/g
Calor de vaporización del agua: 540 cal/g

11) En una vasija de latón que pesa 50,2 g se colocan 200,2 g de una cierta sustancia; calentando el conjunto a 98 ºC, se...