Ejercicios FyQ

 Ejercicios Resueltos de Energía térmica y calor

¿Cuántos gramos de hielo a -8\ ^\circ C se fundirán en 1,05 kg de agua a una temperatura de 60\ ^\circ C?
Datos: c_e(agua) = 1\frac{cal}{g\cdot ^\circ C} ; c_e(hielo) = 0,5\frac{cal}{g\cdot ^\circ C} ; l_f(hielo) = 80\frac{cal}{g}


Se tiene 0.3 kg de agua a 35 \ ^oC y quiero enfriarlos hasta los 10\ ^oC con hielo que está a -5\ ^oC. ¿Qué masa de hielo le debo agregar al agua?

Datos: c_e(\text{agua})= 1\ \textstyle{kcal\over kg\cdot ^oC} ; l_f = 80 \ \textstyle{kcal\over kg} ; c_e(\ce{hielo})= 0.8\ \textstyle{kcal\over kg\cdot ^oC}


Se tiene un cuadrado de cobre, aislado térmicamente, de 100 cm de arista y de 3 cm de espesor. Si en el exterior se mantiene una temperatura constante de 100\ ^oC y en el interior se pone hielo a 0\ ^oC, ¿cuál será la masa del hielo fundido en 1 000 s?

Conductividad térmica del cobre: c = 380 \ \textstyle{W\over m\cdot K} ; l_f(h) = 334 \ \textstyle{kJ\over kg}


Para calentar agua para preparar una taza de café se usa un calentador de inmersión pequeño. Queremos utilizarlo para calentar 238 mL de agua (una taza llena) de 25\ ^oC a 85 \ ^oC en 2.00 minutos. ¿Cuál debe ser la rapidez de calentamiento del calentador, en KJ/min, para lograrlo? Omite el calor que consume la taza para calentarse. La densidad del agua es de 0.997 g/mL.


Se realiza un experimento dividiendo un sólido de estructura uniforme en dos partes, con masas diferentes. Se proporciona a ambas masas la misma cantidad de calor y se observa que la masa 1 aumenta su temperatura un grado centígrado, mientras que la masa 2 la aumenta 3 grados centígrados. ¿Cuál es la relación entre ambas masas?


¿Cuál será la proporción entre las masas de hielo en escamas y agua de mar para obtener una mezcla final de agua-hielo a -3\ ^oC, sabiendo que las temperaturas iniciales del hielo y el agua son -4\ ^oC y 3\ ^oC?

Datos: c_e(\text{hielo}) = 0.5\ kcal\cdot kg^{-1}\cdot ^oC^{-1} ; c_e(\text{agua mar}) = 0.94\ kcal\cdot kg^{-1}\cdot ^oC^{-1} ; T_f(\text{agua mar}) = -3\ ^oC.


En un vaso de cobre, cuya masa es de 1.5 kg, que contiene un bloque de hielo de 10 kg a la temperatura de -10 ^oC, se inyectan 5 kg de vapor de agua a 100 ^oC. Determina el estado de la mezcla.

Datos: c_e(Cu) = 397\ \textstyle{J\over kg\cdot K} ; c_e(h) = 2\ 090\ \textstyle{J\over kg\cdot K} ; c_e(v) = 4\ 180\ \textstyle{J\over kg\cdot K} ; l_f = 334\ 400\ \textstyle{J\over kg}


Se calienta una barra de hierro de 210 g y luego se coloca en 100 g de agua en un recipiente aislado. La temperatura del agua aumenta desde los 21.2^oC hasta los 53.3^oC. ¿Cuál fue la temperatura inicial de la barra de hierro?

Los calores específicos son: c_e(\ce{Fe}) = 0.449\ \textstyle{J\over g\cdot K} ; c_e(\ce{H2O}) = 4.184\ \textstyle{J\over g\cdot K}


Un trozo de plomo, de masa 200 g, se calienta a 90\ ^o C y se echa a 500 g de agua que están a 20\ ^o C. Determina la temperatura final del plomo y del agua.

Datos: c_e(\ce{Pb}) = 0.03\ \textstyle{cal\over g\cdot ^oC} ; c_e(\ce{H2O}) = 1\ \textstyle{cal\over g\cdot ^oC}


Un recipiente de cobre, que tiene una masa de 500 g, contiene 150 g de agua a 30 ^oC. Se sumerge en el agua una esfera de plata de 250 g a 100 ^oC. Calcula la temperatura del equilibrio térmico.

Calores específicos (\textstyle{J\over kg\cdot ^oC}) : \ce{Cu} = 397 ; \ce{Ag} = 235 ; \ce{H2O} = 4\ 180 .


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