¡Descarga Calorimetría y Transferencia de Calor y más Ejercicios en PDF de Cálculo solo en Docsity! Física II CALORIMETRÍA 1. En un recipiente de capacidad calorífica nula hay 50 g de hielo a 0 ◦C. Si dentro del recipiente se coloca 200 g de agua a 90 ◦C, calcule la temperatura final del sistema.El calor especifico del agua es 4 186 J/Kg◦C, y el calor latente de fusión del hielo es 3,34×105 J/Kg. El calor específico del agua es 1 cal/g◦C, el calor específico del hielo es 0,5 cal/g◦C, y el calor latente de fusión del hielo es 79,7 cal/g. Respuesta: 56,06 °C. 2. Dentro de un recipiente de capacidad calorífica nula hay agua a 20 ◦C. Si al recipiente le agregamos 100 g de hielo a -5◦C. Determine la cantidad de agua que se agregó al recipiente si la temperatura final es 10 °C. Respuesta: 922 g. 3. Un trozo de hielo de 50 g que tiene una temperatura de -10 °C está dentro de un calorímetro ideal de 150 g. Si colocamos 100 g de agua a 80 °C, calcule la temperatura de equilibrio térmico. Respuesta: 25 °C. 4. Un calorímetro de cobre de 300 g contiene 100 g de hielo. El sistema está inicialmente a 0 °C. Si se coloca 50 g de vapor de agua a 100 °C, halle la temperatura final. Respuesta: 100°C. 5. Un calorímetro de metal de 2 kg y calor especifico 390 J/kg K está a 150°C. Vertemos 0,1 kg de agua a 25°C dentro de este recipiente. Calcule la temperatura de equilibrio y que cantidad de agua a cambiado de fase. Respuesta: 100°C y 0,0034 kg 6. Un calorímetro de aluminio tiene una masa 300 g y 150 g de hielo a -50,4 °C. El sistema está en equilibrio térmico. Al recipiente se le adiciona 35 g de agua que está a 20 °C. Calcule la nueva temperatura de equilibrio térmico. Considere que el calor específico del aluminio es 0,21 cal/g°C y el calor latente de fusión del hielo es 79,7 cal/g. Respuesta: −22,2°C. 7. Un calentador eléctrico de 400 W se coloca dentro de un recipiente que contiene 20 g de agua que se encuentra a 20 °C. Determine en cuanto tiempo se calentará el agua a 90 °C. Considere que la capacidad calorífica del recipiente es nula. Respuesta: 14,65 s. 8. El calor específico de una determinada sustancia tiene una dependencia con la temperatura dada por la ecuación 𝑐(𝑡) = (1 + 0,50𝑇) cal/g°C. Calcule el calor que se debe aplicar para que 1,0 kg de esta sustancia aumente su temperatura de 20 °C a 50 °C. Física II TRANSFERENCIA DE CALOR 1. Un extremo de una varilla metálica aislada se mantiene a 100 °C, y el otro se mantiene a 0 °C con una mezcla hielo-agua. La varilla tiene 60 cm de longitud y área transversal de 1,25 cm2. El calor conducido por la varilla funde 8,50 g de hielo en 10 min. Calcule la conductividad térmica k del metal. Respuesta: 227,4 W/m K 2. La superficie del Sol tiene una temperatura de aproximadamente 5 800 K. El radio del Sol es de 6,96 x 108 m. Calcule la energía total radiada por el Sol cada segundo. Suponga que la emisividad es 0,986. Respuesta: 3,85 x 1026 W 3. Una barra de cobre de 2,0 m de longitud posee una sección transversal circular de 1,0 cm de radio. Uno de sus extremos se mantiene a 100 °C y el otro a 0 °C, y su superficie se aísla de modo que las pérdidas de calor a lo largo de la misma sean despreciables. Calcule (a) la resistencia térmica de la barra y (b) el flujo de energía. Respuesta: (a) 15,9 K/W; (b) 6,29 W 4. Dos barras metálicas, cada una de longitud 5,0 cm y sección transversal rectangular de lados 2,0 cm y 3,0 cm, están encajadas entre dos paredes una a 100 ⁰C y otra a 0 ⁰C. Las barras son de Pb y Ag. Determine: a) El flujo térmico total a través de las barras, y b) La temperatura en la interface. DATOS: kPb = 353 W/m K; kAg = 430 W/m K. Respuesta: (a) 238,1 W; (b) 43,79°C 5. Una barra de acero de 10,0 cm de longitud y una de cobre de 20,0 cm de longitud están perfectamente aisladas por sus costados. Las barras tienen la misma sección transversal cuadrada de 2,00 cm de lado. El extremo libre de cada barra se mantiene a 100 ⁰C colocándolo en contacto con vapor de agua, y el otro extremo se mantiene a 0 ⁰C colocándolo en contacto con hielo. Calcule la razón de flujo de calor. Respuesta: 97,1 W 6. Los cables de calefacción de una estufa eléctrica de 1,0 kW se encuentran al rojo a una temperatura de 900 K. Suponiendo que el 100% del calor emitido es debido a la radiación y que los cables actúan como radiadores ideales. ¿Cuál es el área efectiva de la superficie radiante? Suponga la temperatura ambiente de 20 ⁰C. Respuesta: 0,094 m2 7. Un estudiante intenta decidir qué vestir. Su recámara está a 20 °C. La temperatura de su piel es de 35 °C. El área de su piel expuesta es de 1,50 m2. Hay personas en el planeta que tienen piel que es oscura en el infrarrojo, con emisividad aproximada de 0,900. Encuentre la pérdida de energía neta de su cuerpo por radiación en 10 min. Respuesta: 7,48 x 104 J
