Documento 738122

FUNDACION EDUCATIVA ALBERTO URIBE URDANETA
COLEGIO PARROQUIAL SAN JUAN BAUTISTA
AREA DE CIENCIAS FISICA
TALLER DE TEMPERATURA Y CALOR
ENERO 9 DE 2013 GRADO __________
ESTUDIANTE __________________________________
c. El equilibrio termico se produce cuando
todos los cuerpos que componen un sistema
termodinamico tienen el mismo grado de calor
EJERCICIO-TALLER
1.
Dada la temperatura en grados centígrados
expresar su medida equivalente en grado Kelvin y
Farenheit
a. 50 oC . b. 60 oC
c.
70 oC
d. 90 oC
2.
Dada la temperatura en grados farenheit
expresar su medida equivalente en grado Celsius
y Kelvin
a.
50 oF
b 100 oF
c.
170 oFF d. 2000 oF
3.
Dada la temperatura en grados Kelvin
expresar su medida equivalente en grado Celsius
y Farenheit
a. 50 oK b. 100 oK
c. 170 oK d. 2000 oK
4.
A que temperatura tanto un termómetro
graduado en escala Celsius y otro en Fahrenheit
marcan el mismo número?. Es posible tal
resultado?
5. En relacion con la densidad del agua. Marque
las alternativas falsa y fundamente el porque.
a. En el estado liquido a 0oC, es maxima
b. Mientras la temperatura disminuya desde 4oC a
0oC, aumenta.
c. A medida que la temperatura del agua
disminuye, su densidad también disminuye.
d. A 4oC es maxima
e. A la temperatura ambiente (cerca de 23oC), es
mayor que despues de calentarla.
7. En relacion a la temperatura. Marque las
alternativas falsa y fundamente el porque
a. El coeficiente de dilatacion de una sustancia es
una constante característica de esta sustancia y
su valor es el mismo en cualquier escala
termometrica.
Dilatación térmica
11) La longitud de un cable de aluminio es de 30
m a 20°C. Sabiendo que el cable es calentado
hasta 60 °C y que el coeficiente de dilatacion
lineal del aluminio es de 24*10-6 1/°C
Una barra de hierro de 10 cm de longitud esta a 0
°C; sabiendo que el valor de α es de 12*10-6 1/°C.
a. La Lf de la barra y la ΔL a 20 °C
b. La Lf de la barra a -30 °C.
La longitud de un cable de acero es de 40 m a 22
°C. Determine su longitud en un dia en que la
temperatura es de 34 °C,sabiendo que el
coeficiente de dilatacion lineal del acero es igual a
11*10-6 1/°C.
4- A traves de una barra metalica se quiere medir
la temperatura de un horno para eso se coloca a
una temperatura de 22 °C en el horno. Despues
de
un cierto tiempo se retira la barra del horno y se
verifica que la dilatacion sufrida equivale a 1,2 %
de su longitud inicial, sabiendo que
α = 11*10-6 1/°C. La temperatura del horno en el
instante en que la barra fue retirada.
15. Dos barras se encuentran inicialmente a la
misma temperatura to. Una de ellas tienen una
longitud inicial de 10 cm y un coeficiente de
dilatacion α1 y la otra tiene una longitud de 12 cm,
con un coeficiente de dilatacion lineal de α2. Se
desea que al calentar las dos barras hasta una
temperatura t,la diferencia entre sus longitudes
permanezca siempre igual a 2 cm, cualquiera que
sea el valor de t. .cual debe ser el valor de la
relacion entre los coeficientes α1 y α2 para que
esto suceda.
Una barra de hierro a 20 °C se introduce en un
horno cuya temperatura se desea determinar. El
alargamiento sufrido por la barra es un centesimo
de su longitud inicial. Determine la temperatura
del horno, sabiendose que el coeficiente de
dilatacion lineal del hierro es de 11,8*10-6 1/°C.
17. Una barra de metal de longitud Lo a 0 °C sufre
un aumento de longitud de 1/100 de Lo cuando se
la calienta a 500 °C. .Cual es el coeficiente de
dilatacion del metal?.
En el interior de un horno se coloca una barra de
300,5 m de Lo a una temperatura to = 10 °C y su
Lf pasa a ser 300,65 m. Determinar la tf del horno;
sabiendo que: α = 13*10-6 1/°C.
19. Un oleoducto de acero tiene 1.500 m de
longitud a una temperatura de 30 °C.Siel valor de
α = 12*10-6 1/°C. Cual sera su longitud a 10 °C?.
20. Un hilo de laton tiene 20 m de longitud a 0 °C.
Determine su longitud si fuera calentado hasta
una temperatura de 80 °R. Se sabe que:
α laton =0,000018 1/°C.
Un pedazo de cano de cobre tiene 5m de longitud
a 20 °C. Si fuera calentado hasta una temperatura
de 70 °C, siendo: α cobre = 17*10-6 1/°C. .En
cuanto aumentaria su longitud?.
22. En cuanto varia la longitud de un cable de
plomo
de 100 m inicialmente a 20 °C, cuando se lo
calienta hasta 60 °C, sabiendo que: α plomo =
29*10-6 1/°C.
23. Un cano de hierro por el cual circula vapor de
agua tiene 100 m de longitud. .Cual es el espacio
libre que debe ser previsto para su dilatacion
lineal, cuando la temperatura varie de -10 °C a
120
°C?. Sabiendo que: α hierro = 12*10-6 1/°C.
24. Un puente de acero de una longitud de 1 Km a
20
°C esta localizado en una ciudad cuyo clima
provoca una variacion de la temperatura del
puente entre 10 °C en la epoca mas fria y de 55
°C en la
epoca mas calurosa. .Cual sera la variacion de
longitud del puente para esos extremos de
temperatura?. Se sabe que: α acero = 11*10-6
1/°C.
25. Una barra de acero tiene una longitud de 2 m
a0
°C y una de aluminio 1,99 m a la misma
temperatura. Si se calientan ambas hasta que
tengan la misma longitud, .cual debe ser la
temperatura para que ocurra?. Se sabe que:
α acero = 11*10-6 1/°C y α aluminio = 24*10-6
1/°C.
28. Una chapa de zinc tiene un area de 6 m 2 a 16
°C.
Calcule su area a 36 °C, sabiendo que el
coeficiente de dilatacion lineal del zinc es de
27*10-6 1/°C.
29. Determine la temperatura en la cual una chapa
de
cobre de area 10 m 2 a 20 °C adquiere el valor de
10,0056 m 2. Considere el coeficiente de
dilatacion
superficial del cobre es 34*10-6 1/°C.
31. Una chapa de acero tiene un area de 36 m 2 a
30
°C. Calcule su area a 50 °C, sabiendo que el
coeficiente de dilatacion superficial del acero es
de
22*10-6 1/°C.
32. Un disco de plomo tiene a la temperatura de
20
°C; 15 cm de radio. .Cuales seran su radio y su
area a la temperatura de 60 °C?. Sabiendo que:
α plomo=0,000029 1/°C.
33. Una chapa a 0 °C tiene 2 m 2 de area. Al ser
calentada a una temperatura de 50 °C, su area
aumenta 10 cm 2. Determine el coeficiente de
dilatacion superficial y lineal del material del cual
esta formada la chapa.
34. Se tiene un disco de cobre de 10 cm de radio
a la
temperatura de 100 °C. .Cual sera el area del
disco
a la temperatura de 0 °C?. Se sabe que: α cobre =
17*10-6 1/°C.
Calor especifico y calorimetría
1) .Que cantidad de calor absorbe una masa de
50 g de
acero que pasa de 50 °C hasta 140 °C?. Calor
especifico del acero 0,12 [cal/gr oC]
Respuesta: 540 cal
2) .Cual es la variacion de temperatura que sufre
una
masa de 200 g de aluminio que absorbe 1000
cal?. Calor
especifico del aluminio 0,22 [cal/gr oC]
Respuesta: 22,7 °C
3) Calcular la masa de mercurio que paso de 20
°C hasta
100 °C y absorbio 5400 cal. C especifico del
mercurio
0,033 [cal/gr oC]
Respuesta: 2.045 kg
4) Una masa de 30 g de cinc esta a 120 °C y
absorbio 1,4
kcal. .Cual sera la temperatura final?. Calor
especifico del
zinc 0,17 [cal/gr oC] Respuesta: 394,5 °C
5) Calcular el calor especifico del mercurio si se
introducen 0,2 kg del mismo a 59 °C en un
calorimetro
con 0,37 kg de agua a 24 °C y la temperatura de
equilibrio
termico es de 24,7 °C.
Respuesta: 0,037 cal/g.°C
6) .Que cantidad de calor absorbio una masa de 4
g de
cinc (Ce = 0,093 cal/g.°C) al pasar de 20 °C a 180
°C?
Respuesta: 59,52 cal
7) Una masa de plomo (Ce = 0,03 cal/g.°C) de
350 g
absorbio 1750 cal. Calcular la variacion de
temperatura
que sufrio.
Respuesta: 166,6 °C
8) Se mezclan 20 g de agua (Ce = 1 [cal/gr oC]) a
40 °C
con 15 g de alcohol (Ce = 0,6 cal/g.°C) a 30 °C.
.Cual ha
sido la temperatura de equilibrio termico?.
Respuesta: 48,18°C
9) .Cual es la capacidad calorica de un cubo de
aluminio
cuya masa es de 250 g?.( Ce=0,22 [cal/gr oC])
Respuesta: 55 cal/°C
10) Calcular la cantidad de calor absorbida por
200 g de
plomo al ser calentado desde 30 °C hasta 420 °C.
(Ce=0,031 [cal/gr oC])
Respuesta: 2430 cal
11).Cual es la temperatura a que llega una masa
de hierro
de 0,15 kg que esta a 25 °C y absorbe 1,8 kcal?.
(Ce=0,2
[cal/gr oC])
Respuesta: 84 °C
12) .Cual es la variacion de temperatura que sufre
una
masa de 3200 g de cobre que absorbe 24 kcal?.
(Ce=0,0087 [cal/gr oC] )
Respuesta: 862,1 °C
13) Un alambre de cobre de 200 m absorbe 150
cal. Si su
masa es de 40 g .cual es la variacion de longitud
que ha
sufrido?. (α cobre =17 x 10-6 oC-1 y Ce=0,09
[cal/gr oC])
Respuesta: 0,14 m
14) Se mezclan 200 g de alcohol (Ce= 0,58 [cal/gr
oC]) a
70 °F con 40 g de agua a 10 °C. .Cual es la
temperatura
de equilibrio termico?.
Respuesta: 26,9 °C
15) En un calorimetro con 500 g de agua a 18 °C
se
introducen 150 g de cobre a 100 °C. Si la
temperatura
final es de 20,2 °C, . cual es el calor especifico del
cobre?.
Respuesta: 0,09 cal/g.°C
16) .Calcular la cantidad de calor absorbida por
500 g de
plomo (Ce= 0,031 [cal/gr oC]) que esta a 20 °C
para
fundirse totalmente? (Tf = 494,5 oC) Respuesta:
7,355 kcal
Cambios de fase y calor latente
1. Calcule la cantidad de calor necesaria para
llevar
una muestra de hielo de 1 [gr] inicialmente a -30
oC hasta vapor de agua a 120oC. Considere
Ce hielo= 2090 J/kg oC
Lf hielo = 3,33 x 105 J/Kg
Ce agua= 4,19 x 103 J/Kg oC
Lv agua= 2,26 x 106 J/kg
Ce vapor= 2.01 x 103 J/kg
Exprese su resultado en Joule y en calorias
Respuesta: 3,11 x 103 [J] o 743 calorias
Tabla 1
Sustancia Calor de fusion
(cal/ gr)
Calor de
Vaporizacion
Oxigeno 3,3 51
Plata 21 557
Plomo 5,8 207
Azufre 13 78
Agua 80 540
Mercurio 2,8 65
Alcohol etilico 25 204
Nitrogeno 6,1 48
1. Diga si cada una de las siguientes afirmaciones
es
correcta o incorrecta. Fundamente.
a. Siempre que una sustancia absorbe calor , s
temperatura aumenta.
b. Cuando una sustancia cambia de fase, absorbe
o cede calor.
c. Siempre que una sustancia absorbe calor, su
volumen aumenta.
2. a) La cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de cierta masa de hielo, desde 0
hasta
10oC, .es mayor, menor o igual a la cantidad de
calor necesaria para elevar la misma masa de
agua
tambien de 0 a 10oC?
b)Con base en la respuesta de la pregunta
anterior,
responda: para enfriar una bebida, .Seria mejor
colocar en ella agua a 0oC o una masa igual de
hielo tambien a 0aC?
3. Un bloque de plomo, de 100 gr de masa, se
encuentra en estado solido a una temperatura de
327oC (su punto de fusion). Se suministran al
bloque 1300 cal
a. .Cuantas calorias se emplearan para fundir
por completo el bloque de plomo? (ver tabla
1)
b. .Cual sera la temperatura final del plomo
liquido asi formado? (El calor especifico del
plomo liquido es 0,036 cal/gr oC
4. La figura de este problema representa la
variacion
de la temperatura de 50 gr de una sustancia,
inicialmente en estado liquido y a 0aC, en funcion
del calor que absorbe. Examina el diagrama, e
indique cual de las afirmaciones siguientes esta
equivocada:
a. La temperatura de ebullicion del liquido es
80oC
b. El calor especifico del liquido es 0,25 cal/groC
c. El calor de vaporizacion de la sustancia es
igual a 1000 cal.
d. El calor especifico de la sustancia en estado
gaseoso es 0,50 cal/goC
e. La sustancia absorbe 2000 cal desde el inicia
de la ebullicion hasta vaporizarse totalmente
5. Se mezclan 50 gr de hielo a 0oC, con 80 gr de
agua
a cierta temperatura, en el interior de un
calorimetro de capacidad termica despreciable.
Despues de cierto tiempo, se halla que existe en
el
calorimetro solo agua a 0oC
a. .Cual es la cantidad de calor que el hielo
absorbio para fundirse por completo?
b. Entonces, .que cantidad de calor libero el
agua al ser enfriada?
c. Determine la temperatura inicial del agua
6. Una masa de 20 gr de vapor de agua a 100 oC
es
puesta en contacto con un gran bloque de hielo a
0oC. Se observa que el vapor de agua se
condensa
y se enfria hasta 0oC
a. .Cual es la cantidad total de calor liberada por
el vapor de hasta alcanzar 0oC?
b. .Que masa de hielo se fundio?
t [oC]
1000 2000 3000 4000 Q [Cal]
40
120
Problema 4
7. Un estudiante determino la temperatura de
ebullicion de una sustancia, en su ciudad, era de
80oC. En seguida, deseando calcular su calor de
condensacion, realizo un experimento haciendo
pasar 50 gr de vapor de de la sustancia, a 80oC,
por
un serpentin sumergido en un recipiente que
contenia 2 kg de agua a 20oC. Al pasar por el
serpentin, el vapor se condenso y fue recogido en
estado liquido aun cuando tenia una temperatura
Respuestas
1. a) equivocada b) correcta c) equivocada
2. a) mayor b) hielo a 0oC
3. a) 580 Cal. b) 527oC
4. c
5. a) 4000 cal. b) 4000 cal. c) 50oC
6. a) 12800 cal b) 160 gr
7. a) 10000 cal b) 200 cal/gr c) si, el alcohol