Clase #16 Ejercicios de C yc Termodinámica Teoría 1

Clase #16
Ejercicios de C y c
Termodinámica Teoría
1. Supón que se tienen dos bloques de zinc A y B cuyas masas son m A y mB, tales
que: mA> mB. Completa los siguientes enunciados con la palabra correcta (igual,
mayor, menor):
La capacidad térmica específica de A es ____________ que la capacidad térmica
específica de B, mientras que la capacidad térmica de A es _____________ que la
capacidad térmica de B.
Si a ambos bloques se les suministra la misma cantidad de energía en forma de
calor, después de un tiempo determinado la temperatura de A será
______________ que la temperatura de B.
2. Una masa de 1 g de agua aumentará su temperatura 10°C cuando se le
suministren 10 cal, ya que la capacidad térmica específica de esta sustancia es de
1 cal/g°C. Supongamos ahora que se añaden también 10 cal una masa de 1 g de
hierro que tiene una capacidad térmica específica de 0.113 cal/g°C. ¿Cuánto
cambiará su temperatura? Es decir, calcula el T correspondiente.
3. Una masa de 50 g de Fe a 87.2°C se introduce en un vaso con paredes
adiabáticas, el cual contiene 250 mL de H2O a 23.7°C. Si se sabe que la capacidad
térmica molar isobárica del Fe es de 25.1 J/molK, mientras que la capacidad
térmica específica isobárica del agua es de 1 cal/g°C, calcular la temperatura de
equilibrio.
4. Tu novia(o) salió de viaje a Taxco y se compró un collar de plata muy lujoso. Sin
embargo, al llegar a la Ciudad de México y compararlo con sus anillos, le surgió la
duda de si verdaderamente se trataba de este metal. Con felicidad, recordó que tú
estudias química y te pidió que le ayudes a comprobarlo. Por casualidad de la vida,
acabas de realizar la práctica de capacidad térmica específica y sabes cómo
resolver el dilema. La masa del collar es de 30.5 g. Calientas el collar hasta 93ºC y
lo introduces en un vaso de unicel que contiene 150 mL de agua a 23.5ºC, cuyas
paredes supones adiabáticas. Después de cierto tiempo, mediste la temperatura de
equilibrio, la cual fue de 26.4ºC. Ya conoces que la capacidad térmica específica del
agua es de 1 cal/g ºC, además, supones que su densidad es de 1 g/mL. Calcula la
capacidad térmica específica del collar y con ayuda de la siguiente tabla, determina
si se trata de plata o bien, si estafaron a tu novia(o).
Metal
Aluminio
Plata
Zinc
c / (cal/g ºC)
0.214
0.056
0.093
5. Calcula la cantidad, en masa, de agua a 45ºC, m 45, que necesitas mezclar con
otra cantidad, también en masa, de agua a 18ºC, m 18, considerando que la
temperatura final debe de ser de 38ºC y que la suma de ambas masas sea de 50
000 g (50 kg). ¿Cuánto te gastarías suponiendo que cada 1500g de agua caliente
(a 45ºC) cuestan $18.0 y cada 1500 g de agua fría (a 18ºC) cuestan $12.0
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Termodinámica Teoría (1212) Calor, trabajo y cambios de fase
Equivalente mecánico del calor: J 
W
J
 4.184
Q
cal
Qabs = QH2O + QK
Qabs = mH2OcH2O(teq- tH2O f) + K (teq- tH2O f)
Potencia eléctrica
Welec
  watt 
tiempo
I
Intensidad de corriente
Voltaje (diferencia de potencial)
c arg a q
C 
      A
tiempo t
s

Resistencia eléctrica
I
J 
    V 
c arg a
C 
Ley de Ohm
R = 
J 
Welec  q  C      J  …..(1)
C 
E p
  RI
  RI  I 
q
 q  It ..(2); sustituyendo (2) en (1):
t

R
Welec 
Welec  It ..(3), empleando la ley de Ohm:
Potencia eléctrica 
..(4), sustituyendo (4) en (3):

R
tiempo   …(5)
Welec 
2
R
tiempo
Welec
2
2
tiempo , así que: Potencia eléctrica 
; pero Welec 
R
R
tiempo
Equivalencia Calor- Trabajo
50000
45000
40000
35000
W = 4.186Q
W [J] 30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
2000
4000
6000
8000
10000 12000 14000
Q[cal]
UNAM. Facultad de Química. Elaborado por RMAER <[email protected]>
Termodinámica Teoría (1212) Calor, trabajo y cambios de fase
CALOR es la energía transferida entre un sistema termodinámico y sus alrededores, debido a
una diferencia de temperaturas entre ellos.
 fusión  solidificación
vaporización  condensación
sub lim ación  deposición
Qganado  Qcedido

Qhielo   QH 2Ol   QK

mhielo H fusión  mhielo cagua  teq  t fusión   magua cagua  teq  t1   K  teq  t1 
H fusión 
magua cagua  teq  t1   K  teq  t1   mhielocagua teq  t fusión 
Valor teórico: H fusión  H 2O   80
mhielo
cal
g
UNAM. Facultad de Química. Elaborado por RMAER <[email protected]>