taller2_calorimetria

Universidad de Santiago de Chile Departamento de Física Ing. De Ejecución Plan Anual

Taller 2. Calorimetría Noviembre del 2006

1. Hallar el calor que se debe extraer de 20 g de agua a 100 ºC para condensarlo y enfriarlo

hasta 20 ºC. Calor de fusión del hielo 80 cal/g;

Solución:

( ) ( )0Q mc T T 20 1 20 100 1600cal= − = ∗ ∗ − = −

2. Un calorímetro de 55 g de cobre contiene 250 g de agua a 18 ºC. Se introduce en él 75 g de

una aleación a una temperatura de 100 ºC, y la temperatura resultante es de 20,4 ºC. Hallar el calor específico de la aleación. El calor específico del cobre vale 0,093 cal/g ºC

Solución:

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

cu cu 0cu a a 0a m m 0m

m

m

m

m c t t m c t t m c t t 0

55 0,093 20,4 18 250 1 20,4 18 75 c 20,4 100 012,276 600 5970c 0

612,276 calc 0,10265970 gºC

− + − + − =

∗ − + ∗ − + ∗ − =

+ − =

⎛ ⎞= = ⎜ ⎟

⎝ ⎠

3. Una bala de plomo de 3 g se desplaza a 240 m/s cuando se incrusta en un bloque de hielo a 0 ºC. Si todo el calor generado funde el hielo, ¿qué cantidad de hielo se derrite? (el calor latente de fusión para el hielo es de 80 kcal/kg y el calor específico del plomo es de 0,030 kcal/kg ºC. Suponga que la bala estaba a 0ºC.

Solución:

2 2

h f

hf

Q K1 1Q mv 0,003 240 86,4J2 2

m L QQ 86,4 0,24m 0,259gL 80

=

= = ∗ ∗ =

=

∗= = =

4. En un recipiente aislado se agregan 250 g de hielo a 0 ºC a 600 g de agua a 18 ºC. a) ¿Cuál es la temperatura final del sistema? b) ¿Qué cantidad de hielo queda cuando el sistema alcanza el equilibrio?

Solución:

El hielo necesita para fundirse:

H h fQ m L 250 80 20000cal= = ∗ = El agua puede proporcionar:

( ) ( )a a a e 0aQ m c T T 600 1 0 18 10800cal= − = ∗ ∗ − = −

Luego se derriten: Q 10800m 135gL 80

= = =

Por tanto, quedan 250-135=115g de hielo y 715g de agua en equilibrio a 0ºC