TEMA 3: FÍSICA TÉRMICA 1. El objeto P tiene masa 𝑚𝑝 y calor especifico 𝑐𝑝 . El objeto Q tiene masa 𝑚𝑄 y calor especifico 𝑐𝑄 . La temperatura de cada objeto aumenta en la misma cantidad. ¿Cuál de las siguientes respuestas da el cociente 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑜 𝑃 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑎𝑙 𝑜𝑏𝑗𝑒𝑡𝑜 𝑄 A. B. C. D. ? 𝑚𝑝 𝑐𝑄 𝑚𝑄𝑐𝑄 𝑚𝑝 𝑐𝑝 𝑚𝑄𝑐𝑄 𝑚𝑄 𝑐𝑄 𝑚𝑝𝑐𝑝 𝑚𝑄 𝑐𝑝 𝑚𝑝𝑐𝑄 Explicación:_______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 2. Juliana calienta el agua del baño añadiendo agua caliente a 80°C a una cantidad de agua, 9 veces mayor, que ya había en el baño y que estaba a 30°C. La mejor estimación de la temperatura final del agua es: A. 35°C. B. 40°C. C. 45°C. D. 50°C. Explicación:_______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 3. Una bala de plomo se dispara contra una placa de hierro donde se deforma y detiene. Como consecuencia de ello, la temperatura del plomo se incrementa en una cantidad °T. ¿Si al producirse el impacto la bala de plomo tuviera el doble de masa pero la misma velocidad, cuál de las siguientes sería la estimación más aproximada de su incremento de temperatura? A. 1 2 ∆T B. ∆𝑇 C. √2 ∆T D. 2 ∆T Explicación:_______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 4. Cuando se añade un cubito de hielo a una taza de agua caliente, la temperatura final es 5°C menor que la temperatura inicial del agua caliente. Si se añade a la misma taza otro cubito de hielo idéntico al anterior, la temperatura A. disminuirá otros 5°C. B. no disminuirá nada. C. disminuirá más de 5°C. D. disminuirá menos de 5°C. Explicación:____________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 5. Un cubito de hielo y un iceberg se encuentran a una temperatura de 0°C. ¿Cuál de las siguientes es la comparación correcta de la energía cinética aleatoria media y la energía cinética total de las moléculas del cubito de hielo y las del iceberg? Energía cinética aleatoria media Energía cinética total igual igual A. B. igual diferente C. diferente igual D. diferente diferente Explicación:___________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 6. Se mezcla hielo a 0°C con agua a 0°C. Si se supone que no hay intercambio de energía con los alrededores ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A. El hielo se fundirá todo. B. El agua se congelará toda. C. No se congelará ninguna agua ni se fundirá ningún hielo. D. Lo que ocurra dependerá de las proporciones relativas de hielo y de agua. Explicación:___________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Sección A Calor específico del agua Esta pregunta trata de las propiedades de un calentador eléctrico de agua y de su uso para medir el calor específico del agua. Construcción del calentador El diagrama muestra un calentador eléctrico de agua con su elemento calefactor (resistencia eléctrica) en su parte inferior. (a) Una estudiante mide el calor específico del agua calentándola en el recipiente. La estudiante observa que son necesarios 170 segundos para que 0,50 kg de agua alcancen el punto de ebullición, partiendo de una temperatura de 20°C. Calcule un valor para el calor específico del agua, exponiendo toda suposición que haga. .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... Sección B (a) Explique por qué, cuando un líquido se evapora, éste se enfría a menos que se le proporcione energía térmica. ................................................................... ................................................................... ................................................................... ................................................................... (b) Indique dos factores que provoquen un incremento en el ritmo de evaporación de un líquido. 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (c) A continuación se dan varios datos relativos al hielo y al agua. Calor específico del hielo Calor específico del agua Calor latente de fusión del hielo =2,1 × 103 𝐽𝑘𝑔−1 𝐾 −1 =4,2 × 103 𝐽𝑘𝑔−1 𝐾 −1 =3,3 × 105 𝐽𝑘𝑔−1 Una masa de 350 g de agua a una temperatura de 25°C se coloca en un frigorífico que absorbe energía térmica del agua a un ritmo de 86 W. Calcule el tiempo que tardará el agua en convertirse en hielo a −5,0°C. ................................................................... ................................................................... ................................................................... ................................................................... ................................................................... Sección C Calor latente y calor específico (a) (i) Defina calor latente de vaporización. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… (ii) Se suministra energía a un ritmo constante a un líquido en ebullición. Describa, en función del comportamiento molecular, por qué la temperatura del líquido permanece constante. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… potencia del calentador / W 80,0 35,0 (ii) mas de agua evaporada por minuto / g 1,89 0,70 Utilice os datos de la tabla anterior para determinar un valor para el calor latente de vaporización del agua. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… (b) En una marca particular de tetera eléctrica, es necesario introducir el calentador en agua cuando se utiliza la tetera. El volumen mínimo de agua que puede calentarse es de 650 𝑐𝑚3. Se utiliza la tetera seis veces cada día para hervir agua para una única taza de té. La taza tiene un volumen de 350 𝑐𝑚3 . La masa de 1,0 𝑐𝑚3 de agua es 1,0g. (i) Calcule la masa de agua que se calienta, pero no se utiliza durante un día. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Sección D (a) Indique la diferencia entre evaporación y ebullición en relación a (i) La temperatura ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… (ii) El área superficial de un líquido ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… (b) Se calienta un líquido en un calorímetro a su punto de ebullición durante un período de tiempo medido. Se dispone de los siguientes datos. Medida de potencia del calentador = 15W Tiempo que se mantiene el líquido calentado en el punto de ebullición = 4,5 × 102 𝑠 Masa del líquido evaporado = 1,8 × 10−2 𝑘𝑔 Utilice los datos para determinar el calor latente de vaporización del líquido. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… (c) Indique y explique una razón por la cual el cálculo de (b) dará un valor de calor latente de vaporizaciones del líquido mayor que el valor verdadero. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………
