Ejercicios FyQ

 Ejercicios Resueltos de Energía Térmica y Calor

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(ag)= 1\ \textstyle{kcal\over kg\cdot ^oC} ; l_f = 80\ \textstyle{kcal\over kg} ; c_e(h)= 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 1000 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.


Calcula qué cantidad de energía hay que suministrar a 1 350 mL de agua a 20\ ^o C para convertirlos en vapor de agua a 100\ ^o C.

Datos: c_e = 4.18\ \textstyle{kJ\over kg\cdot K} ; l_{vap} = 2.257\cdot 10^3\ \textstyle{kJ\over kg} ; d_{\ce{H2O}} = 1\ \textstyle{kg\over L}


¿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(hielo) = 0,5\frac{kcal}{kg\cdot ^\circ C} ; c_e(agua\ mar) = 0,94\frac{kcal}{kg\cdot ^\circ C}
La temperatura de fusión del agua de mar es de -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 .


Dos barras a 20 ^oC de cobre y aluminio tienen la misma longitud. Si la barra de aluminio se calienta hasta 70 ^oC, ¿a qué temperatura se debe calentar la barra de cobre para que sigan teniendo la misma longitud?

Datos: \lambda_{Al} = 2.4\cdot 10^{-5}\ ^oC^{-1} ; \lambda_{Cu} = 1.7\cdot 10^{-5}\ ^oC^{-1}


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