Ejercicios FyQ

 Ejercicios Resueltos de Energía térmica y calor

Calcular el calor que requiere una máquina térmica con una eficiencia del
25\% si desarrolla un trabajo de 6 000 J.


Calcula la entalpía molar de la reacción de combustión del propano sabiendo que, al quemarse completamente 50 g de propano, el calor liberado hace que aumente la temperatura de 10 kg de agua desde 10 ^oC hasta 54 ^oC .

Datos: \ce{c_e(H2O)} = 4\ 180\ \textstyle{J\over kg\cdot K} ; C = 12 ; H = 1.


Un horno de cocina eléctrico tiene un área de pared total de 1.40\ m^2 y está aislado con una capa de fibra de vidrio de 4.00\ cm de espesor. La superficie interior de la fibra de vidrio está a 175\ ^oC, mientras que la exterior está a 35.0\ ^oC. La fibra de vidrio tiene una conductividad térmica de 0.040\ \textstyle{W\over m\cdot K} . Calcula:

a) La corriente de calor en el aislante, tratándolo como una placa plana con un área de 1.40\ m^2.

b) ¿Qué aporte de potencia eléctrica requiere el elemento calentador para mantener esta temperatura?


Un bloque de hielo de 40 g se enfría hasta los -71^oC y luego se agrega a 590 g de agua en un calorímetro de cobre de 80 g a una temperatura de 27 ^oC. Calcula el calor total necesario para fundir el hielo a su temperatura de fusión y explica si dentro del calorímetro, con el agua añadida, es posible que se complete el cambio de estado.

Datos: c_e(h) = 0.5\ \textstyle{cal\over g\cdot ^oC} ; c_e(a) = 1\ \textstyle{cal\over g\cdot ^oC} ; c_e(Cu) = 9.2\cdot 10^{-2}\ \textstyle{cal\over g\cdot ^oC} ; l_f = 80\ \textstyle{cal\over g}


Una esfera de cobre a 18 ^oC tiene una masa de 200 g y es lanzada verticalmente hacia arriba con una velocidad de 210 m/s. Cuando regresa al punto de partida choca con una esfera de hielo a 0 ^oC. Suponiendo que toda la energía de la colisión se transforma en calor y que no cambia la temperatura de la esfera de cobre, ¿qué masa, expresada en gramos, de hielo se funde?


Una esfera de acero tiene un diámetro de 2.5 cm a 25 ^oC. ¿Qué cambio de temperatura se requiere para que su volumen se incremente un 2 \%?

Dato: \lambda_{\text{acero}} = 1.2\cdot 10^{-5}\ ^oC^{-1}


Se tienen 0.5 kg de hielo a -10 ^oC y se mezclan con una masa de agua desconocida a 50 ^oC. Calcula la masa de agua que debemos mezclar para que quede toda líquida a 0 ^oC?

Datos: c_e(a) = 1 \ \textstyle{kcal\over kg\cdot ^oC} ; c_e(h) = 0.8 \ \textstyle{kcal\over kg\cdot ^oC} ; l_f(h) = 80 \ \textstyle{kcal\over kg}


Calcula qué cantidad de agua a 30\ ^oC se necesita para fundir completamente 200 g de hielo a 0\ ^oC.

Datos: c_e = 4.18\ kJ\cdot kg^{-1}\cdot K^{-1} ; l_f = 334\ kJ\cdot kg^{-1}


Un congelador enfría por evaporación de \ce{CCl2F2} líquido. ¿Qué masa de este líquido será necesaria evaporar para congelar 525 g de agua líquida a 0 ^oC? El calor de fusión del hielo es 6.01 \ \textstyle{kJ\over mol} y el calor de vaporización del \ce{CCl2F2} es 17.4 \ \textstyle{kJ\over mol} .


En una empresa se funde plomo utilizando un crisol y un quemador de gas licuado de petróleo (GLP). El crisol es de hierro fundido, tiene una masa de 60 kg y una capacidad para fundir 300 kg de plomo.

Se requiere calcular la cantidad de calor necesario para fundir una carga de plomo y el volumen, expresado en litros, de GLP que se consume. Considera que la temperatura inicial del sistema crisol-plomo es de 8^oC

Datos: l_f(Pb) = 2,45\cdot 10^4\frac{J}{kg} ; T_f(Pb) = 327,3^oC ; c_e(Pb) = 130\frac{J}{kg\cdot ^oC} ; c_e(Fe) = 480\frac{J}{kg\cdot ^oC} ; PC_{GLP} = 4,59\cdot 10^7\frac{J}{kg} ; \rho_{GLP} = 0,56\frac{kg}{L}


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