PAQUETE N.º 5

CALORIMETRÍA Un termómetro en escala de °F, por error de

fabricación, su escala marca 220 °F para la

ebullición del agua y 0 °F para la congelación

del agua. ¿Cuál será el valor en que este

termómetro malogrado marque una lectura

correcta?

Rpta. 176 °F

¿Qué cantidad de calor en calorías; se requiere

para elevar la temperatura de 150 L de agua

contenidos en un depósito, desde la temperatura

de 15 °C a la de 60 °C.

Rpta. 675,104 cal

En un calorímetro de capacidad calorífica 6

cal/°C, se tiene 400 g de agua a 40 °C. Se le

introduce una esfera metálica de masa 100 g y

calor específico 0,2 cal/g °C. Calcular la

temperatura inicial, si la temperatura de

equilibrio térmico es 70 °C. Despreciar la

transferencia de calor con el medio ambiente.

Rpta. 679 °C

¿Cuántos kilogramos de agua a 10 °C deben

mezclarse con 70 kg de agua a 50 °C para

obtener agua a 35 °C?

Rpta. 42 kg

540 g de hielo a 0 °C se mezclan con 540 g de

agua a 80 °C; determinar la temperatura final

de la mezcla.

Rpta. 0 °C

Se mezclan 6 kg de agua a 20 °C, 4 kg de agua

a 30 °C y 10 kg de agua a 40 °C. Calcular la

temperatura de equilibrio de la mezcla

resultante.

Rpta. 32 °C

Un recipiente térmicamente aislado, contiene

200 g de agua a 27 °C. Si en él se introduce un

trozo de latón de 89 g que está a 100 °C, al

cabo de cierto tiempo el agua y el latón estarán

a una temperatura de equilibrio. Hallar dicha

temperatura. (Celatón = 0,067 cal/g °C).

Rpta. 29,11 °C

Constituye un sistema, la mezcla de 600 g de

agua y 100 g de hielo a la temperatura de

equilibrio de 0 °C; se introduce en este sistema

120 g de vapor a 100 °C. Hallar la temperatura

final del sistema y la masa de agua al final de la

experiencia.

Rpta. T = 83,9 °C

m = 820 g

¿Qué volumen de hulla debe quemarse, para

aprovechar el 75% de calor liberado y lograr

vaporizar totalmente 5 L de agua inicialmente a

40 °C, se sabe que durante la combustión de 1

m3 de hulla este entrega

20 000 000 Joule.

Rpta. 0,84 m3

Se tiene 4,5 kg de agua a 0 °C. ¿Qué parte de

esta masa de agua ha de congelarse para que

todo el calor desprendido transforme la otra en

vapor a 100 °C?

Rpta. 4 kg

Se tienen tres tanques iguales, llenos de agua:

fría, tibia e hirviendo respectivamente, en caso

de incendio. ¿Qué agua apagará más rápido el

fuego?

Rpta. Hirviendo

¿Qué variación experimentará la temperatura

de una masa de 240 g e zinc que absorbe 450

calorías? Si la temperatura inicial era de -30ºC

¿Cuál será la temperatura final

Rpta: ΔT = 20,4ºC ; Tf=9,6ºC

¿Un cuerpo al ganar 120 calorías eleva su

temperatura en 80ºC ¿Cuál es su capacidad

calórica?

Rpta: 1,5 cal/ºC

¿Qué cantidad de calor se puede almacenar a

80ºC? Siendo su masa= 200g y Ce=0,1 cal/gºC.

Rpta: No se puede almacenar

Se tienen 40g de agua a 10ºC y se mezcla con

60g de agua a 90ºC, todo en un recipiente de

capacidad calorífica despreciable. ¿Cuál es la

temperatura final de la mezcla?

Rpta: 58ºC

Un recipiente de cobre tiene una masa de

4200g y una temperatura de 15ºC. En el mismo

se introducen 3 L de agua a 80ºC. Calcular la

temperatura final.

Rpta: 72,4 ºC

Un calorímetro de cobre, con un equivalente en

agua de 30g, contiene 50 g de hielo. El sistema

se encuentra inicialmente a 0ºC. Se introducen

en el mismo 12g de vapor a 100ºC y 1 Atm de

presión. ¿Cuál es la temperatura final del

calorímetro y su contenido?

Rpta: 40ºC

Un bloque de hierro de 2kg se saca de un horno

donde su temperatura era 650ºC y se coloca

sobre un gran bloque de hielo a 0ºC.

Suponiendo que todo el calor cedido por el

hierro se utilice para fundir el hielo ¿Cua´nto

hielo se fundirá? Ce Fe = 0,113

Rpta: 1,8 kg

Se introducen 250 g de hielo a -4ºC en agua a

20ºC y se hace pasar por una mezcla una

corriente de vapor de agua a 100ºC hasta que la

mezcla vuelva a alcanzar la temperatura de

20ºC ¿Qué peso de vapor de agua habrá que

emplear siendo Ce hielo= 0,5 cal/g ºC

Rpta: 41,3 g

Para hallar la temperatura media de un alto

horno, se emplea una esfera de platino que pesa

150g, al extraerla del horno después de cierto

tiempo, se echa 800 g de agua a 12ºC y se

observa una temperatura de equilibrio de 19ºC.

¿Qué temperatura resulta para el alto horno, si

el Ce platino=0,03243?

Rpta: 1170ºC

Un trozo de platino a temperatura de 120ºC

sumergido en mercurio a 15ºC, da una

temperatura final de 40ºC. El mismo trozo de

platino en una misma cantidad de mercurio a

20ºC produce una temperatura final de 50ºC.

¿Qué temperatura (X) tenía el platino en el

segundo experimento?

Rpta: 146ºC

Un calorímetro de Cu de 100g de masa,

contiene 150 g de agua y 8g de de hielo en

equilibrio térmico a la presión atmosférica. Se

dejan caer dentro del calorímetro 100g de

plomo a la temperatura de 200ºC. Calcúlese la

temperatura final si no ha habido pérdidas de

calor al ambiente. Ce plomo= 0,031

Rpta: 0ºC

Si calentamos o enfriamos agua con cierto

cuidado, podemos obtener el estado líquido a

temperaturas menores que 0ºC y mayores a

100ºC. Un calorímetro con una capacidad de

400 cal/ºC contiene m1=1kg de agua enfriada

-10ºC; luego m2=100g de agua sobrecalentada

a 120ºC se le añade. ¿Cuál es la temperatura de

equilibrio del calorímetro?

Rpta: 4ºC

Un recipiente contiene 750g de aceite (Ce= 0,5)

a 30ºC ¿A qué temperatura debe ingresar una

pieza de cierto metal (Ce=0,24) de 780 g para

lograr que la temperatura de equilibrio sea de

38ºC (no posee capacidad calorífica el

recipiente)

Rpta: 54,02ºC

Fuente:

Física – Jorge Mendoza D.

Problemas de Física – Jorge García Paredes

Física – Guillermo de la Cruz Romero