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0 c = 1 cal/g o C = 1 kcal/kg o 1 o o o Wh 1 cal = 860 1 o o o De: 1 cal = 1 860 K = Q DT cal K = C o kcal K = C o F J K = C o K m c = y Q DT K = c = Q m DT Q = m c DT o __________________________________________________________________FSICA___________________________________________________________________

ENERGA TRMICA

4. Capacidad calorfica (K) Es la razn entre la cantidad de calor (Q) que gana o pierde un cuerpo y el cambio de temperatura (DT) que se produce.

1. Calor: Es la energa que se transfiere de un sistema a otro, debido a una diferencia de temperaturas, la transferencia de energa trmica (calor) se produce hasta que los cuerpos en contacto trmico alcanzan el equilibrio trmico. (TA = TB = TE)

DT = T - T

2. Unidades de calor El calor es una forma de energa, en consecuencia en el S.I. su unidad es el Joule (J). Tradicionalmente se sigue utilizando las siguientes unidades:

5. Calor especfico (c) Es la capacidad calorfica del cuerpo por unidad de masa.

Calor sensible

2.1. Calora (cal): Es la cantidad de calor que se debe proporcionar a un gramo de agua para elevar su temperatura en 1 C (en el intervalo de 14,5 C a

Para el agua:

15,5 C). Tambin se le define:

C, tambin: c = 4186 J/kg C

2.2. Kilocalora (kcal): Es la cantidad de calor que se debe suministrar a 1 kg de agua para elevar su temperatura en 1 C. (De 14,5 C a 15,5 C)

6. Calorimetra Tiene por objeto el estudio de las medidas de la cantidad de calor que intercambian dos o ms cuerpos que estn a diferentes temperaturas.

3. Equivalente mecnico de calor

+Q: Calor ganado por el cuerpo.

Wh se deduce que 1 cal = 4,186 J.

-Q: Calor cedido o perdido.

Tambin de 1 cal = 4,186 J se deduce que 1 J = 0,24cal. Estas dos igualdades constituyen el equivalente mecnico de calor: 1 J = 0,24 cal y 1 cal = 4,186 J

Como los calores ganados son positivos y los calores perdidos son negativos, el Principio de Conservacin de la Energa establece que: Q = 0 Qg = Qp Qg + Q p = 0 Q = Suma de calores transferidos.

2 Q = 0 * Q = m c DT L = Q m Q = m L F L = Q m Q = m LF 5 L V = Q m V Q = m L 6 ____ FSICA____________________________________________________________________

6.1. Calormetro: Es un recipiente trmicamente aislado que se utiliza para determinar el calor especifico de los cuerpos. Procedimiento 1 Se calienta una sustancia cuyo ce se desea determinar hasta una temperatura TS. 2 Se toma la temperatura de equilibrio del agua y calormetro T1.

2. Calor latente de cambio de fase (L) Es la cantidad de calor que debe ganar o perder la unidad de masa de una sustancia para que cambie de fase o estado fsico a temperatura constante. L: Calor latente. Q: Cantidad de calor para el cambio de fase. m: masa. Unidades: J/kg; cal/g; kcal/kg

3 Se introduce el cuerpo al calormetro tomando luego la temperatura final de equilibrio. (TS > T2 > T1) 4 Se aplica el Principio de Conservacin de la Energa:

3. Calor latente de fusin (LF) Es la cantidad de calor que debe ganar o perder la unidad de masa que esta en condiciones de cambiar de fase, para que pase del estado slido al estado lquido o viceversa.

Q s + Q a + Q c = 0

Tam bin:

Para el hielo: LF = 80 cal/g = 80 kca/kg; LF = 3,35 x 10 J/kg

Calor cedido = Calor ganado por el agua, por la sustancia y el

calormetro 5 Se despeja Cs = Calor especifico de la sustancia.

4. Calor latente de vaporizacin (LV) Es la cantidad de calor que debe ganar o perder la unidad de masa de una sustancia que esta en condiciones de cambiar de fase, para que pase del estado lquido al gaseoso o viceversa.

Cambios de estado Es aquella transformacin fsica que experimenta una sustancia al absorber o al perder una determinada cantidad de calor manteniendo constante la presin y temperatura.

Para el agua: LV = 540 cal/g = 540 kcal/kg Tambin: LV = 2,26 x10 J/kg

1. Diagramas de cambios de estado fsico

agua a de se agrega 130 g En un plato de plomo (Ce = 0,03 cal/g C) de 0.5 kg se recibe b) 24,2C a) 24,41C 24,5C d) 24,4C sistema 3 2 2. o o o a) 2,0 g b) 2,1 g c) 2,2 g d) 2,3 g e) 2,4 g o o a) 7 C o b) 6 C o c) 8 C o d) 9 C o e) 5 C o 1. 100 g b) 34C c) 36C d) 38C e) 39C 2. e) 3. b) 24C c) 26C d) 28C e) 30C 4. 3 a) 91,5C 95,4C e) 5. b) 41C c) 39C d) 43C e) 44C 6. a b) 25C c) 30C d) 43C e) 44C 7. b) 0,698 c) 0,898 d) 0,897 e) 0,998 __________________________________________________________________FSICA___________________________________________________________________

PROBLEMAS DE APLICACIN

PROBLEMAS DE ENERGIA TERMICA

1. Qu calor se produce en el choque de una masa de lodo de 4 kg que se precipita desde una altura de 5 m? (g = 10 m/s ) a) 48 kcal b) 24 kcal c) 30 kcal d) 48 cal e) 24 cal

de aceite (Ce = 0,6 cal/g C). Si la temperatura del plato fue 20C Hasta que temperatura se calentar? a) 32C 86 g de agua a 20C se vierte en un recipiente vidrio de 100 g a 50C (Ce = 0,14). Hallar la temperatura de equilibrio. c) 24,3C

Qu cantidad de calor se liberar cuando 100 g de cobre se enfra de 100C hasta hielo a 30 C? El calor especfico del cobre es de 0,093 cal/g C. a) 651 cal b) 650 cal c) -651 cal d) -650 cal e) 600 cal

En un recipiente de capacidad calorfica despreciable se mezclan 140 g de agua a 20C con 100 g de aceite a 40C (Ce = 0,6 cal/g C). Halle la temperatura final del sistema. a) 22C En un plato de plomo (Ce = 0,03 cal/g C) de 200 g se recibe 100 cm de agua hirviendo. Si la temperatura del plato fue de 20C Hasta qu temperatura calentar? (aproximadamente)

3. Un kg de hielo a 0 C choca contra un lago congelado con una velocidad de 40 m/s. Cuntos gramos de hielo funde si el lago esta a 0 C?

b) 92,5C

c) 93,5C

d) 94,5C

Un termmetro de 50 g de masa y calor especfica 0,2 cal/g.C marca 15C. Se introduce 300 g de agua y alcanzan la temperatura de equilibrio de 45C. Calcular la temperatura inicial del agua.

a) 40C

Un plato de plomo (Ce = 0,03) contiene 100 g de agua y pesa 10 N, si en l

4. En un litro de agua que esta a 25 C se echan 4 cubitos de hielo de 50 g cada uno, que estn a -5 C. Qu temperatura de equilibrio se obtiene? (Ce hielo = 0,5 kcal/kg C)

90C el temperatura estaba el plato con el agua? a) 20C

equilibra

60C A qu

500 g de alcohol a 75C se mezclan con 500 g agua a 30C contenidos en un vaso de vidrio de 300 g (Ce = 0,14) equilibran a la temperatura de 46C. Halle el calor especifico del alcohol en cal/g.C.

a) 0,598

d) 500 d) 0,825 g c) 0,625 g b) 0,425 g a) 0,225 g g b) 45 kcal c) 80 kcal d) 18 kcal e) 24 kcal c) 540 kcal kcal e) 4 b) 1,3 T c) 1,5 T d) 1,7 T e) 1,9 T 9. a) 0,3 b) 0,4 c) 0,5 d) 0,6 e) 0,7 10. a) 0C b) 10C d) 90C e) 95C 11. a) 0 b) 1,5 c) 2,0 d) 2,5 e) 3 12. a) 0C b) 20C c) 40C d) 60C e) 80C 13. 14. 3 b) 1,25 c) 1,35 d) 1,45 e) 1,55 15. d) 54 g e) 62 g 16. de la mezcla de hielo a 0C y b) 86,7C c) 6,7C d) 96,7C 17. 800 400 kcal 18. 19. e) 5 kcal 20. 8. 300 ____ FSICA____________________________________________________________________

Dos esferas de radio R con temperaturas respectivas de T y 2T se ponen en contacto siendo esta de la misma sustancia A qu temperatura equilibran?

Hallar la temperatura T resultante g de agua a 50C.

de 150 g

a) 1,1 T

a) 16,7C

e) 97,7C

En un plato de plomo (Ce = 0,03) cuya masa es de 1 kg se agregan simultneamente 100 g de cierto lquido a 30C y 200 g de agua a 60C. Si la temperatura inicial del plato fue 20C, halle el calor especfico del liquido si la temperatura de equilibrio fue de 49C (en cal/g.C)

Cuntas caloras desprendern 10 kg de agua al congelarse? a) 1000 kcal b) kcal

Qu cantidad de calor se obtiene al solidificarse 300 g de agua a 0C?

En un calormetro de capacidad calorfica despreciable se mezclan 100 g de hielo a 0C, con 0,1 kg de vapor a 100C. Halle la temperatura de equilibrio. c) 100C En un calormetro ideal se tiene inicialmente un gramo de vapor de agua a 100C y 1,5 g de hielo a 0C. Si la presin es mantenida constante. Qu cantidad de agua habr en el equilibrio? (en g)

a) 30 kcal Si el calor especfico del hielo fuese igual a 0,5, determinar la cantidad de calor que se necesita para hacer pasar 240 g de hielo de -50C, lquido a 50C. a) 50 kcal b) 25 kcal c) 33,4 kcal d) 24 kcal

540 g de hielo a 0C se mezclan con 54 g de agua a 80C, la temperatura final de la mezcla es:

En un lago a 0C se colocan 10 g de hielo que est a -10C Cunto de hielo se formar? e) 0,925

El calor de fusin del estao es 14,4. Qu cantidad de calor se requiere para fundir 10 kg de este metal a su temperatura de fusin? a) 212,5 kcal b) 100 kcal c) 800 kcal d) 307,5 kcal

Un recipiente slido cilndrico de metal (Ce = 0,8) cuya temperatura es de 72C se est a 0C; si debido a la mayor temperatura del slido, ste derrite el hielo y penetra en l ajustadamente. Hallar la densidad del cilindro si la densidad del hielo es 0,9 g/cm y el peso del cilindro es 1 N.

e) 500 kcal

a) 1,15

Un calormetro cuya masa es de 75 g se hace de aluminio, que tiene un calor especfico de 0,22 cal/g.C, y contiene 100 g de una mezcla de agua y hielo. Se introduce al calormetro un pedazo de aluminio de 90 g a 100C, que aumenta la temperatura de calormetro hasta 6C, la masa del hielo qu