1- Suponga que tiene tres muestras de 1.0kg cada una, de hierro, vidrio y agua y que las tres se encuentran a 10°C.

a) Ordénelas de menor a mayor temperatura después de transferir una energía de 100J a cada una.

b) Ordénelas de menor a mayor cantidad de energía transferida en forma de calor si la temperatura de cada una de ellas se aumenta en 20°C

2- Explique si la formulación de la siguiente expresión puede ser correcta o incorrecta: “Dados dos cuerpos cualesquiera, el que tiene una temperatura mayor contiene más calor”

3- Explique porque para una sustancia determinada es mayor su calor latente de vaporización que su calor latente de fusión.

4- Un calorímetro de aluminio con una masa de 100g, contiene 250g de agua. El calorímetro y el agua se encuentran en equilibrio térmico a 10°C. Se colocan dos bloques metálicos dentro del agua. Uno de ellos es una pieza de cobre de 50g a 80°C. El otro bloque tiene una masa de 70g y se encuentra originalmente a una temperatura de 100°C. El sistema completo finalmente se estabiliza en una temperatura de equilibrio de 20°C.

a- Determine el calor específico de la muestra desconocida.

b- Determine de que material se trata la muestra desconocida.

NOTA: CADA UNO DE ESTOS EJERCICIOS DEBE SER RESUELTO ESCRIBIENDO LAS RESPECTIVAS EXPLICACIONES.

DESARROLLO

1) A) 1 caloría es igual a 4.186J por lo tanto 100J son iguales a: = 23.89 calorías.

Ahora hallaremos las temperaturas finales de los materiales después de agregarles las 23.89 calorías usando la formula Q = m*c*Δt.

Para el vidrio: Q = m*c*Δt; Q = (1000g) * (0.200cal/gºc) * (10ºc-0ºc) = 2000cal

Para hallar la temperatura final del vidrio después de agregarle las 23.89 cal podemos decir que:

Tf-Q=0 por lo tanto (1000g*0.200cal/gºc) – 2000cal – 23.89cal = 0 ; 200Tf –

2023.89cal = 0 ; 200Tf = 2023.89cal ; Tf= = 10.15ºc.

Para el hierro: Q = m*c*Δt; Q = (1000g) * (0.107cal/gºc) * (10ºc-0ºc) = 1070cal

Para hallar la temperatura final del hierro después de agregarle las 23.89 cal podemos decir que:

Tf-Q=0 por lo tanto (1000g*0.107cal/gºc) – 1070cal – 23.89cal = 0 ; 107Tf –

1093.89cal = 0 ; 107Tf = 1093.89cal; Tf= = 10.22ºc.

Para el agua: Q = m*c*Δt; Q = (1000g) * (1 cal/gºc) * (10ºc-0ºc) = 10000cal

Para hallar la temperatura final del agua después de agregarle las 23.89 cal podemos decir que:

Tf-Q=0 por lo tanto (1000g*1cal/gºc) – 10000cal – 23.89cal = 0 ; 1000Tf – 10023.89cal

= 0 ; 1000Tf= 10023.89cal ; Tf= = 10.0239ºc.

Después de agregar las 23.89 cal las muestras quedan en el siguiente orden:

Agua: 10.0239ºc, vidrio: 10.15ºc, hierro: 10.22ºc.

B) para poder conocer la cantidad de energía en forma de calor transferido a las muestras para aumentar sus temperaturas en 20ºc usaremos: Q = m*c*Δt.

Para el vidrio: Q= (1000g) * (0.200cal/gºc) * (30ºc-10ºc)

Q=(1000g) * (0.200cal/gºc) * (20ºc) = 4000cal ò 4Kcal

Para el hierro: Q= (1000g) * (0.107cal/gºc) * (30ºc-10ºc)

Q= (1000g) * (0.107cal/gºc) * (20ºc) = 2140cal ò 2.14Kcal

Para el agua: Q= (1000g) * (1cal/gºc) * (30ºc-10ºc)

Q= (1000g) * (1cal/gºc) * (20ºc) = 20000cal ò 20Kcal

El orden de las muestras para aumentar sus temperaturas en 20ºc de menor a mayor son las siguientes:

Hierro: 2.14Kcal, Vidrio: 4Kcal, Agua 20Kcal.

2) es incorrecto ya que si poseemos una muestra a mayor temperatura pero con un calor especifico mucho mas bajo que el calor especifico de nuestra segunda muestra, el calor interno de la primera muestra posiblemente no alcance a ser igual al calor interno de la otra muestra un ejemplo seria 200g de cadmio a 50ºc y 200g de berilio a 10ºc. El calor contenido por el cadmio seria 550cal, mientras que el contenido por el berilio seria de 872cal.

3) sea cualquier sustancia su entalpia es mucho mayor al momento de vaporizarse en comparación al momento de fusionarse, ya que los gases tienen una energía interna mayor a los líquidos y a los solidos, también se debe tener en cuenta que el espacio ocupado por 1kg de gas es mucho mayor en cambio entre 1kg de liquido y uno de solido no hay mucha diferencia. Por eso mismo demoramos más para evaporar un líquido que el momento de fusionar un solido.

4)

MCALORIMETRO=100g TCALORIMETRO=10ºCMAGUA= 250g TAGUA=10ºC,

MCOBRE=50g TCOBRE=80ºCMDESCONOCIDA= 70g TDESCONOCIDA=100ºCMFINAL DEL SISTEMA= 470g

TFINAL DEL SISTEMA= 20ºC

.

A) Podemos decir que Q ganado = Q cedido; Q ganado – Q cedido = 0

QALUMINIO =100g*(0.215cal/gºc)* (20ºc-10ºc)= 215cal

QAGUA= 250g*(1cal/gºc)*(20ºc-10ºc)= 2500cal

QCOBRE = 50g*(0.0924cal/gºc)*(20ºc-80ºc)= -277.2cal

QDESCONOCIDO =70g*(xcal/gºc)*(20-100ºc) =-5600xcal

215cal + 2500cal – 277.2cal – 5600xcal =0

215cal + 2500cal - 277.2cal = 5600xcal

2437.8cal = 5600xcal

X = X = 0.4353cal/gºc ≈ .0436cal/gºc.

B) no se puede especificar cual es el material ya que posiblemente puede ser una aleación de la cual no se tiene valor en la tabla o puede ser berilio ya que QBERILIO= 0.436cal/gºc