Preparado por M.C. Agustín Vázquez Sánchez, cuaderno de trabajo

Calor específico y calorimetría

1. El contenido energético de las galletas de chocolate es aproximadamente 500 Cal por cada

100 g ¿Cuántos joules de energía hay en 1.00 kg?

Respuesta 20.9 MJ

2. Si levantar una masa de 60 kg hasta 1.8 m 1.1 kJ de energía ¿cuántas veces tendrías que hacerlo para consumir

el aporte de energía de un caramelo de 5.0 g (4.0 kcal/g)?

Respuesta 76 veces

3. ¿Cuánto calor se requiere para incrementar la temperatura de un cubo de hielo de 12 g de -10 °C a -5.0 °C?

Respuesta 30 cal

4. ¿Cuánto calor deben perder 110 g de vapor de agua que inicialmente están a 115 °C para

alcanzar una temperatura de 100 °C?

Respuesta 792 cal

5. ¿Cuánto calor se requiere para elevar la temperatura de 2.0 kg de oro en 80 C°?

Respuesta 21 kJ

6. ¿A qué temperatura se elevarán 300 g de agua que se encuentran a 18 °C si absorben 9.00 kcal?

Respuesta 48 °C

7. ¿Cuál es el calor específico de 200 g de cierta sustancia que al absorber 2.0 kcal incrementa su temperatura en

20 C°?

Respuesta 0.50 cal/g C°

Preparado por M.C. Agustín Vázquez Sánchez, cuaderno de trabajo

8. Una lata de bebida refrescante contiene aproximadamente 0.20 kg de líquido a 5.0 °C. Al momento de beberla

se consume parte de la grasa del cuerpo, pues se necesita calentar el agua a temperatura corporal promedio (37

°C). ¿cuántas calorías alimenticias debe tener la bebida para que esté en equilibrio con el calor necesario para

calentar el líquido?

Respuesta 6.4 Cal

9. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio que se alcanza si se combinan 100 g de agua a 20.0 °C y una moneda

(20.0 g) de cobre a 360 °C?

Respuesta 25.2 °C

10. Juan es un alumno de física y a través de un experimento desea determinar el calor específico de un metal

utilizando un calorímetro de aluminio (100 g) que contiene 400 g de agua a 18.0 °C. Si la masa del metal es de

250 g y su temperatura inicial de 190 °C. Considerando que no existen perdidas de energía y masa, además de

registra la temperatura de equilibrio en 24.4 °C, ¿Qué valor se obtiene?

Respuesta 0.0652 cal/g C°

11. Un trozo de metal compuesto por dos materiales 100 g de cobre y 120 de hierro, se expone a una flama hasta

que alcanza los 480 °C, después se introduce en un recipiente hermético de aluminio de 100 g que contiene

450 g de agua a temperatura ambiente, despreciando cualquier tipo de perdida ¿Cuál es la temperatura de

equilibrio que se alcanza?

Respuesta 40.9 °C

Preparado por M.C. Agustín Vázquez Sánchez, cuaderno de trabajo

12. Una cafetera de 850 W hecha con 200 g de vidrio pyrex C cal/g 18.0c se utiliza para calentar 1.0 litro de

agua desde 18.0 °C hasta su punto de ebullición ¿cuánto tiempo requiere para ello?

Respuesta 6.80 min

13. En el forjado de ciertas piezas mecánicas (0.22 kg de hierro) en la industria requiere el tratamiento térmico de

las piezas. El manual indica calentar a 420 °F y después enfriar utilizando agua fría (45 °F) hasta 60 °C en no

más de medio minuto (a) ¿De cuánta agua se requiere? (b) ¿A qué tasa debe transferir la energía el hierro?

Respuestas (a) 0.43 kg (b) 0.65 kW

14. La cascada de salto de Ángel localizada en Venezuela es la más alta del mundo, tiene una altura de 979 m y

807 de caída libre, si a partir de ésta última se considera una temperatura promedio del agua de 16.0 °C ¿En

cuanta se incrementa su temperatura al impactarse? Desprecie cualquier pérdida de energía.

Respuesta 1.89 C°

Preparado por M.C. Agustín Vázquez Sánchez, cuaderno de trabajo

Calor latente y cambios de fase

15. ¿Cuánto calor se requiere para fusionar 200 g de hielo a 0.0 °C? Da tu respuesta en calorías y joules.

Respuesta 16 kcal y 67 kJ

16. ¿Cuánto calor se requiere para evaporar 200 g de agua 100 °C? Da tu respuesta en calorías y joules.

Respuesta 108 kcal y 451 kJ

17. ¿Cuánto calor se requiere para fundir 0.230 kg de plomo que se encuentran a 22.0 °C?

Respuesta 14.9 kJ

18. ¿Cuánto calor se requiere para transformar 100 g de hielo que inicialmente están a -8.00 °C en vapor de

agua a 110°C? Da tu respuesta en calorías y joules.

Respuesta 72.8 kcal 305 kJ

19. Anahí y Chucho juegan en una fiesta con sus bebidas y desean calcular la temperatura de equilibrio de las

mismas, para ello combinan tres cubos de hielo (24 g) a -5.0 °C, en un vaso de vidrio (30 g) con 150 ml de

bebidas que se pueden tomar como si fueran agua a temperatura ambiente. ¿Qué temperatura esperarían

encontrar en condiciones ideales?

Respuesta 6.37 °C

Preparado por M.C. Agustín Vázquez Sánchez, cuaderno de trabajo

20. En la gráfica se muestra el comportamiento de un 20 g de un gas ideal. De acuerdo a la misma (a) ¿Cuánto

calor se requiere para transformarlo de vapor a sólido? (b) ¿Cuál es su calor latente de vaporización? (c) ¿Cuál

es su calor latente de fusión?

Respuestas (a) 31 kJ (b) 500 kJ/kg (c) 200 kJ/kg

21. Una bala de 50 g viaja con una velocidad de 270 m/s y penetra un gran bloque de hielo a 0.0 °C deteniéndose

dentro del mismo. Considerando que la temperatura de la bala no cambia de manera considerable ¿cuánto

hielo se derrite?

Respuesta 5.5 g

22. ¿Cuánto vapor a 100 °C se necesita agregar a un calorímetro de aluminio (80 g) que contiene 300 g gua a 4.0°

para que la temperatura de equilibrio sea de 14 °C?

Respuesta 5.1 g

1.0 5.0 15 2510 20 30 Q [kJ]

T [K]

60

120

180

240

300

360

8.0

Preparado por M.C. Agustín Vázquez Sánchez, cuaderno de trabajo

23. El calor específico del mercurio es 138 J/kg C°. Determine el calor latente de fusión del mercurio con el uso de

los siguientes datos: 1.00 kg de Hg sólido en su punto de fusión de -39.0 °C se coloca en un calorímetro de

aluminio de 0.620 kg con 0.400 kg de agua a 12.8 °C y la temperatura de equilibrio que se alcanza es de

5.06°C.

Respuesta J/kg 1012.1 4

24. Un cubo de hielo de 40 g flota en 200 g de agua en una taza de cobre de 100 g, todo el conjunto esta a una

temperatura de 0.0°C. Luego se añade un trozo de plomo a 98 °C, y la final de equilibrio es de 12 °C ¿Cuánto

plomo se agrego?

Respuesta 2.3 kg

25. Se introduce a un refrigerador medio litro de agua a 18 °C en un recipiente de aluminio de 90 g ¿Cuánto calor

debe extraer el refrigerador para obtener hielo a -6.0 °C?

Respuesta J 1021 4

26. Calcula la temperatura de equilibrio y la composición final de la mezcla, cuando se combinan 11 g de vapor a

110°C con 120 g de hielo a -8.0 °C.

Respuesta C 0.0 eT , 94 g de agua y 37 de hielo.

27. Se coloca en un recipiente (80 g) de acero 50 g de agua a 20°C, después se introducen 100 g de hielo a -5.0 °C

y finalmente se liberan en forma directa 30 g de vapor a 105 °C. En condiciones ideales y considerando un

sistema aislado (a) ¿cuál sería la temperatura de equilibro que se alcanzaría? (b) ¿Cuál sería la composición

final de la mezcla?

Respuesta C 65eT , 180 g de agua y 80 g de acero.