Guía nº 1 de ejercicios resueltos de calor y energía interna

Resolver los siguientes ejercicios

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Problema nº 1

Calcular el calor específico del mercurio si se introducen 0,2 kg del mismo a 59 °C en un calorímetro con 0,37 kg de agua a 24 °C y la temperatura de equilibrio térmico es de 24,7 °C.

• Respuesta: cₑ₂ = 0,0378 kcal/kg·°C

Problema nº 2

Se mezclan 20 g de agua a 40 °C con 15 g de alcohol a 30 °C. ¿Cuál ha sido la temperatura de equilibrio térmico?

• Respuesta: t_f = 36,9 °C

Problema nº 3

Un automóvil de 1.500 kg de masa se desplaza a 5 m/s. ¿Cuántas calorías se transfieren a los frenos al detenerlo?

• Respuesta: Q = 4.479,43 cal

Problema nº 4

Un recipiente de aluminio de 500 g de masa contiene 117,5 g de agua a 20 °C. Se deja caer dentro del recipiente un bloque de hierro de 200 g de masa a 75 °C. Calcular la temperatura final del conjunto, suponiendo que no hay intercambio de calor con el entorno.

• Respuesta: t_f = 25 °C

Problema nº 5

Una bala de plomo que se desplaza a 350 m/s alcanza el blanco y queda en reposo, determinar:

a) ¿Cuál sería la elevación de la temperatura de la bala si no hubiera pérdida de calor al medio?

b) ¿Se funde la bala?

• Respuesta:

a) Δt = 478,5 °C;

b) Sí

Problema nº 6

Un trozo de hielo a 0 °C cae, partiendo del reposo, en un lago a 0 °C, y se funde un 0,5 % del hielo. Calcular la altura mínima desde la que cae el hielo.

• Respuesta: h = 166,5 m

Problema nº 7

¿Cuál será la velocidad inicial de una bala de plomo a 25 °C, para que el calor disipado cuando alcance el reposo sea exactamente el necesario para fundirla?

• Respuesta: v = 355,6 m/s

Problema nº 8

Se sumerge una resistencia eléctrica en un líquido y se disipa energía eléctrica durante 100 s a un ritmo constante de 50 W. La masa del líquido es de 530 g y su temperatura aumenta desde 17,64 °C hasta 20,77 °C. Hallar el calor específico medio del líquido en éste intervalo de temperaturas.

• Respuesta: cₑ = 3.014 J/kg·K

⚠ Para la resolución de los ejercicios tener en cuenta los datos de la tabla "calor específico y latente de vaporización y de fusión".