Ejercicios FyQ

 Ejercicios Resueltos de Energía Térmica y Calor

El oxígeno (O_2) tiene una masa molar de 32\ g\cdot mol^{-1}.

a) Calcula la energía cinética de traslación media de una molécula de oxígeno a 300 K.

b) ¿Cuál es valor medio del cuadrado de su rapidez?

c) Calcula su rapidez rms.

d) Calcula el momento lineal de una molécula de oxígeno que viaja con esa rapidez.

Datos: R = 8,314\frac{J}{K\cdot mol} ; N = 6,022\cdot 10^{23}


Calcula la energía que hay que suministrar a 500 g de hielo a -5\ ^\circ C para que pasen a agua líquida a 40\ ^\circ C.
Datos: c_e(hielo) = 0,5\ cal\cdot (g\cdot ^\circ C)^{-1} ; c_e(agua) = 1\ cal\cdot (g\cdot ^\circ C)^{-1} ; l_f = 334\ J\cdot g^{-1}


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}


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}


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}


¿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}


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