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SEMANA 11: TEMPERATURA Y CALOR
TEMPERATURA Y LEY CERO
- Señale verdadero (V) o falso (F) según co-
rresponda a las siguientes proposiciones:
I. Dos cuerpos que se mantienen en contacto
térmico siempre alcanzan la misma temperatura.
II. Si dos cuerpos A y B se ponen en contacto térmico
por separado, con un tercer cuerpo C, entonces
necesariamente A y B están en equilibrio térmico.
III. Dos cuerpos en equilibrio térmico tienen la
misma cantidad de calor.
A) VVV B) VVF C) VFV
D) FVF E) VFF
- Señale verdadero (V) falso (F) según co-
rresponda a las siguientes proposiciones:
I. La Ley Cero de la termodinámica establece
que dos cuerpos en equilibrio térmico con un
tercero están en equilibrio térmico entre sí.
II. Dos cuerpos están en equilibrio térmico si y
solo si sus temperaturas son iguales.
III. Si dos cuerpos están en equilibrio térmico es porque
necesariamente estuvieron en contacto térmico.
A) VVV B) VFF C) VVF
D) VFV E) FVV
- Señale verdadero (V) o falso (F) según
corresponda a las siguientes proposiciones:
I. El contacto térmico entre dos cuerpos implica
que deben estar adyacentes.
II. La temperatura es una medida del calor con-
tenido en un cuerpo.
III. La ley cero establece que si un sistema C está
en equilibro térmico con los sistemas A y B por
separado, entonces A y B también están en
equilibrio térmico entre sí.
A) FFF B) VFV C) FVV
D) FFV E) VVV
- Respecto al sistema mostrado en la figura,
señale verdadero (V) o falso (F) según corres-
ponda a las siguientes proposiciones:
I. A y B no se encuentran en contacto térmico.
II. C se encuentra en contacto térmico con A y B
III. Independientemente del estado inicial, los
cuerpos A, B y C alcanzarán el equilibrio térmico
A) VVF
B) FFF
C) FVV
D) VFV
E) VVV
EXPANSIÓN TÉRMICA
- Indique la verdad (V) o falsedad (F) de las
siguientes proposiciones:
I. El coeficiente de expansión puede ser negativo.
II. El coeficiente de expansión térmica depende
de la escala termométrica.
III. Dos varillas del mismo material sometidas al
mismo aumento de temperatura, experimentan
igual incremento de longitud.
A) VVF B) FVV C) VFF
D) FFV E) FFF
- Señale las proposiciones correctas:
I. Un agujero practicado a una placa metálica se
reduce al aumentar su temperatura.
II. En algunos lugares en donde el invierno es
riguroso, los lagos se congelan únicamente en la
superficie, mientras en el interior queda agua
líquida a 4 °C.
III. Para todo material se cumple que α = β/2 = 𝛄/3.
A) Solo I B) solo II C) solo III
D) I y III E) II y III
- Calcule las longitudes, en cm, de dos vari-
llas que se encuentran a temperatura ambien-
te, de coeficientes de dilatación lineal 6×
⎯ 6
°C
⎯ 1 y 4×
⎯ 6 °C
⎯ 1 respectivamente, de tal modo
que la diferencia de sus longitudes sea igual a 5
cm a cualquier temperatura.
A) 12 y 10 B) 15 y 20 C) 25 y 30
D) 20 y 25 E) 10 y 15
- Dos láminas delgadas, una de latón y otra de
hierro, se sueldan de modo que el conjunto
tiene un espesor de 3 mm como se muestra en
la figura. Si el sistema sufre un incremento de
temperatura de 200 °C, determine, aproximada
mente, el radio, en m, del arco que se forma
como consecuencia del calentamiento.
αLatón = 1,89×
− 5 °C
− 1 y αhierro = 1,25×
− 5 °C
− 1
A) 2,
B) 2,
C) 2,
D) 2,
E) 2,
- Dos láminas delgadas de aluminio y acero se
sueldan de modo que el conjunto tiene un es
pesor de 5 mm como se muestra en la figura. Si
el sistema se calienta en 320 °C, determine el
radio, en m, del arco que se forma como conse-
cuencia del incremento de temperatura.
αaluminio = 24×
− 6 °C
− 1 y αacero = 11×
− 6 °C
− 1 .
A) 1,2 B) 1,8 C) 2,
D) 2,8 E) 3,
C
A B
Conductor
térmico
Aislante
térmico
3 mm
Hierro
Latón
5 mm
acero
aluminio
- En la figura se observa dos varillas L A
cm y L B = 60 cm con coeficientes de dilatación
α A
= 1,5×
− 5 °C
− 1 y α B
= 1,0×
− 5 °C
− 1 y un re
sorte de constante elástica “K”. Si la temperatu
ra en las varillas se eleva en 600 °C, la fuerza
que comprime al resorte es de 54 N. Determine
la constante del resorte (en N/cm). El resorte
está inicialmente sin deformar.
A) 25 B) 30 C) 50
D) 60 E) 75
- Cuando la temperatura de un anillo se ele-
va en 50 °C, su diámetro aumenta en 0,075%.
Calcule el coeficiente de dilatación lineal del
anillo en 10
− 6 °C
− 1
A) 0,75 B) 1,50 C) 9,
D) 15,00 E) 19,
- Una lámina de porcelana incrementa su su-
perficie en 0,06% cuando su temperatura pasa
de 300 K a 400 K, calcule su coeficiente de dila-
tación lineal en 10
− 6 °C
− 1 .
A) 1 B) 2 C) 3
D) 5 E) 8 PARCIAL_2018-I
- Se calienta una varilla metálica y se mide su
longitud para cada temperatura. Con estos datos se
construye la gráfica que se muestra en la figura
adjunta, donde el eje X representa el crecimiento
porcentual de la longitud de la varilla. Determine el
coeficiente de dilatación lineal (en 1/°C) de la varilla.
A) 3×
⎯ 5
B) 4×
⎯ 5
C) 5×
⎯ 4
D) 6×
⎯ 4
E) 7×
⎯ 4
- Se tienen dos varillas A y B cuyos coeficientes
de dilatación lineal son A
= 1,2×
⎯ 6 °C
⎯ 1 y B
1,8×
⎯ 6 °C
⎯ 1
. La longitud en función de la
temperatura para ambas varillas, se muestra en la
figura. Determine la relación de las longitudes
iniciales: “L OA
/ L
OB
A) 1/
B) 1/
C) 1/
D) 3
E) 4
- Se quiere introducir un cilindro de acero de
diámetro 401,04 mm por un agujero circular en
una lámina de zinc cuyo diámetro es 400 mm a
la temperatura de 20°C ¿Cuál es la temperatura,
en °C, mínima a la que se debe calentar la lámina
de zinc para lograr nuestro propósito? Consi
dere el coeficiente de dilatación superficial del
zinc a 5,2×
⎯ 5 °C
⎯ 1 .
A) 100 B) 110 C) 120
D) 130 E) 150
- A la temperatura de 20 °C el diámetro inte-
rior de un anillo de acero es 2,5 cm, y el diáme-
tro de una esfera del mismo material es 2,
cm. Para que la esfera pase por el anillo ¿qué
podemos hacer? (𝛾 acero= 33×
⎯ 6 °C)
A) Calentar el anillo hasta aprox. 364 °C
B) Calentar el anillo hasta aprox. 384 °C
C) Calentar ambos hasta aprox. 364 °C
D) Enfriar la esfera hasta aprox. ⎯362 °C
E) Enfriar la esfera hasta aprox. ⎯342 °C
- Un termómetro de mercurio cuya escala está
en °C tiene una distancia de 20 cm entre la marca
de 0° C y 100° C. Si la sección interior del tubo
donde se dilata el mercurio es 1,35 × 10
⎯ 3 cm
2 ,
calcule el volumen de mercurio (en cm
3 ) conteni-
do en el termómetro a 20° C. Considere insignifi-
cante la dilatación del tubo y 𝛄 Hg
= 18× 10
⎯ 5 °C
⎯ 1 .
A) 1,5 B) 1,0 C) 0,
D) 1,8 E) 2,
- Un termómetro de alcohol se construye co-
mo se muestra en la figura. El tubo capilar tie-
ne un diámetro de 0,004 cm y el bulbo un diá-
metro de 0,25 cm. Si se ignora la expansión del
vidrio, encuentre la altura h, en cm, que se ele-
va el alcohol cuando la temperatura aumenta en
30 °C. (𝛄
ALCOHOL
= 1,12× 10
⎯ 4 °C
⎯ 1 )
A) 1,
B) 1,
C) 2,
D) 2,
E) 2,
- Un frasco de vidrio (α = 4×
⎯ 6 ) de 0,5 li-
tros se encuentra completamente lleno de un lí
quido a 20°C. Al calentar el conjunto hasta 120
°C, se derraman 10 cm
3 de líquido. ¿Cuál es el
coeficiente de dilatación volumétrico (en 10
⎯ 5
°C
⎯ 1 ) del líquido?
A
B
X(%)
T (°C)
A
T(°C)
L
OB
L
OA
B
L (cm)
h
III. El equivalente mecánico significa que el ca-
lor es una forma de trabajo.
A) VFF B) FFV C) FVF
D) FVV E) FFF
- Respecto al equivalente mecánico del calor,
determine la verdad (V) o falsedad (F) de las si
guientes proposiciones:
I. Benjamín Thompson desechó la teoría del
calórico al observar como las fuerzas de fricción
producidas al taladrar la parte hueca de los
cañones generaba una gran cantidad de calor.
II. James Prescott Joule estableció que la can-
tidad de trabajo necesario para producir una
caloría es 4,186 J y ahora es conocida como el
equivalente mecánico del calor.
III. Se concluye que el trabajo y el calor son for-
mas almacenables de energía.
A) VVV B) VVF C) FVV
D) FVF E) FFF
- Se utiliza durante dos minutos un taladro de
290 W para perforar una placa de bronce (ce =
435 J/kg °C) de 3 kg. Si el 60% de la potencia del
taladro se disipa en forma de calor el cual calienta
el bronce, determine en cuantos grados celsius se
eleva la temperatura de la placa.
A) 5 B) 10 C) 15
D) 16 E) 20
- Un calentador eléctrico de 360 W se em-
plea para hacer hervir 0,5 litros de agua. Si ini-
cialmente la temperatura del agua es 18 °C
¿cuánto tiempo (en minutos) aproximadamen-
te tarda el agua en comenzar a hervir?
A) 6 B) 7 C) 8
D) 9 E) 10
- En el sistema mostrado se sabe que el blo
que de 10 kg se deja descender una altura de 2,
m de tal modo que los 3 kg de agua a 20 ̊C que
se encuentran en el interior del recipiente que
está forrado adiabáticamente, absorben la
energía transferida por las paletas al girar. Si
debido a fuerzas de fricción se pierde el 20%
de la energía, calcular la temperatura final del
agua, en °C. (g = 10 m/s
2 )
A) 20,
B) 20,
C) 20,
D) 21,
E) 21,
- Si se convierte en energía térmica toda la
energía potencial del agua de una catarata de
100 m de altura, ¿cuál sería la diferencia de
temperatura (en °C) entre la cima y la base de
la catarata? (g = 10 m/s
2 )
A) 0,14 B) 0,24 C) 0,
D) 0,44 E) 0,
- Una bala moviéndose con una rapidez de
400 m/s choca con una pared y penetra en ella.
Suponiendo que el 10% de la energía ciné-tica
de la bala se convierte en energía térmica que
absorbe la bala calentándola, calcular el
incremento de la temperatura de la bala, en °C.
(Calor específico de la bala: 125 J/kg ̊C)
A) 22 B) 64 C) 45
D) 100 E) 120
CAMBIO DE FASE
- ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son
verdaderas?
I. Todo proceso de cambio de fase de una sus-
tancia a presión constante, involucra un sumi-
nistro o extracción de calor.
II. La absorción o pérdida de calor por parte de
un cuerpo necesariamente se manifiesta en una
variación de su temperatura.
III. La absorción o pérdida de calor por parte de un
cuerpo podría manifestarse en un cambio de fase.
A) Solo I B) solo II C) solo III
D) I y II E) I y III
- Considerando el fenómeno de ebullición del
agua, señale cuál de las siguientes proposicio-
nes es correcta:
A) El punto de ebullición de agua es siempre
100 °C independientemente de la presión.
B) En la sierra la temperatura de ebullición del
agua es mayor que en la costa.
C) El agua alcanza su temperatura de ebulli-
ción debido a que la energía térmica permite
que las moléculas puedan vencer la fuerza gra-
vitatoria.
D) Las moléculas en un vapor oscilan en un MAS
alrededor de posiciones de equilibrio.
E) Durante la ebullición la temperatura se man
tiene constante siempre que la presión sea tam-
bién constante.
- Un vaso aislado de masa insignificante
contiene 0,25 kg de agua a 75 °C. Calcule cuán-
tos kg de hielo a – 20 °C deben ponerse en el
agua para que la temperatura final del sistema
sea 40 °C. (ce agua = 4190 J/kg °C, L F
= 334 × 10
3
J/kg, ce hielo = 2000 J/kg °C)
A) 0,0677 B) 0,0777 C) 0,
D) 0,0977 E) 0,
- En un calorímetro de capacidad calorífica
insignificante se tienen 100 g de agua a 0 °C. Si
se agregan 100 g de hielo a 0 °C y 100 g de un
líquido a la temperatura de 40 °C, cuando el
conjunto alcanza el equilibrio, se observa que
tan solo se han fundido 12 g de hielo. Calcule el
calor especifico del líquido (en cal/g. °C)
A) 0,24 B) 0,32 C) 0,
D) 055 E) 0,
- En un día de verano la temperatura ambi-
ental es 32° C. Se desea enfriar 3 litros de agua,
en equilibrio térmico con el ambiente, hasta 0
°C. Calcule cuántos cubitos de hielo de 50 g a 0
°C serán necesarios para lograr el objetivo.
Calor específico del agua = 1 cal/g°C
Calor latente de fusión del agua = 80 cal/g
A) 18 B) 24 C) 32
D) 80 E) 120
- En un calorímetro que se encuentra a 6 °C, se
colocan 500 g de hielo a 0 °C, 1 kg de agua a 40 °C
y 100 g de vapor de agua a 100 °C. Si el equiva-
lente en agua del calorímetro es 100 g, determine
la temperatura (en °C) del equilibrio térmico.
(LF(hielo) = 80 cal/g, LV(agua) = 540 cal/g)
A) 38 B) 45 C) 50
D) 54 E) 58
- En un calorímetro de equivalente en agua
igual a 10 g que se encuentra a 10 °C, se intro-
ducen 100 g de hielo a ⎯20 °C y se inyectan 20 g
de vapor de agua a 100 °C. Determinar la tem
peratura de equilibrio, en °C.
Ce(hielo) = 0,5 cal/g °C
A) 20 B) 25 C) 30
D) 40 E) 45
- Respecto a la gráfica temperatura versus ca
lor de 10 g de mercurio, inicialmente en estado
sólido, indique la veracidad (V) o falsedad (F)
de las siguientes proposiciones:
I. El punto de fusión del mercurio es 357 °C.
II. El calor necesario para cambiar de fase al
mercurio de sólido a líquido es 28 cal.
III. En la segunda meseta (II) el mercurio está
cambiando de la fase líquido a la fase vapor.
A) VVV B) FVV C) VVF
D) FVF E) FFF
- La gráfica indica como la temperatura de una
muestra, inicialmente en estado sólido, cambia en
función del calor que absorbe. Si el calor latente
de fusión es de 50 cal/g, determine cuanta masa
(en g) de la muestra logra transformarse en
líquido.
A) 50
B) 60
C) 70
D) 90
E) 100
CEPRE_2 020- 1
- Una muestra de 10 g de cepresita, inicial-
mente en la fase sólida, varía su temperatura
según se ilustra en la gráfica. Si su calor espe-
cífico en la fase liquida es el doble que en la fase
sólida, determine (en cal/g) su calor latente de
fusión.
A) 530
B) 550
C) 570
D) 590
E) 610
TRANSFERENCIA DE CALOR
- Respecto a la transferencia de calor, señale
verdadero (V) o falso (F) según corresponda a
las siguientes proposiciones:
I. La transferencia de calor por conducción es
predominante en los fluidos.
I
T(°C)
II
Q(cal)
Q (kcal)
T (°C)
T (°C)
Q (cal)
