Guía n° 9 de ejercicios de calorimetría, equivalente mecánico del calor y cambio de estado
Resolver los siguientes ejercicios
Problema n° 1
En un calorímetro de hielo se coloca un trozo de hierro de 80 g y cuya temperatura inicial es de 100 °C. ¿Cuánto hielo se funde?
• Respuesta: m = 11,5 g
Problema n° 2
En un calorímetro de mezclas cuyo recipiente y agitador de latón tienen una masa de 240 g, se colocan 400 g de agua, siendo la temperatura inicial t₁ = 15,2 °C. calcular la temperatura final si se vierten 120 g de granallas de cinc a 100 °C.
• Respuesta: t₂ = 17,4 °C
Problema n° 3
En el calorímetro del problema anterior y a la misma temperatura inicial, se vierten 500 g de mercurio a 70 °C. Calcular la temperatura final.
• Respuesta: t₂ = 17,25 °C
Problema n° 4
¿De qué altura debe caer un cuerpo de plomo para que se funda, suponiendo que la energía total del choque queda en el mismo y su temperatura inicial es t₁ = 20 °C?
• Respuesta: h = 6,4 km
Problema n° 5
¿Cuánto calor se produce al perforar una chapa de bronce si son necesarios 12 vueltas de barreno al cual se aplica una fuerza de 200 gf a 10 cm del eje de rotación?
• Respuesta: Q = 35,5 cal
Problema n° 6
¿Qué trabajo se gasta para vencer la presión atmosférica al congelar 50 kg de agua si la densidad del hielo es δₕ = 0,917 g/cm³ y la del agua δₐ = 1 g/cm³ y a qué cantidad de calor equivale?
• Respuesta: L = 46,7 kg·m; Q = 109,3 cal
Problema n° 7
Se colocan 2 kg de hielo en 4 kg de agua a 20 °C. ¿Se funde todo el hielo? ¿Cuál es la temperatura final suponiendo al sistema térmicamente aislado? (lf = 80 cal)
• Respuesta: Se funde 1 kg de hielo; tf = 0 °C
Problema n° 8
A un recipiente con 5.000 kg de agua llega vapor a 100 °C, que se condensa. Si la temperatura inicial del agua es de 12,8 °C y la final es de 65 °C, calcular cuánto vapor se ha inyectado.
• Respuesta: m = 454,7 g
Problema n° 9
Se vierten 300 g de plomo fundido en 450 g de agua a 15 °C. Calcular la temperatura final.
• Respuesta: tf = 24,92 °C
⚠ Para la resolución de los ejercicios tener en cuenta los datos de la tabla "calor específico y latente de vaporización y de fusión".
Bibliografía:
"Física elemental". José S. Fernández y Ernesto E. Galloni. Argentina.
"Física Universitaria". Sears, Zemansky, Young. España.
Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina