PROBLEMAS SOBRE ENERGÍA TÉRMICA (III de III)

“Lo que un hombre puede inventar, otro lo puede descubrir”.

Sherlock Holmes

1. ¿Qué temperatura es más elevada, 14 ºC o 290 K?

2. Si en las noticias escuchamos que en Londres descenderá la temperatura hasta 37, 4 ºF, ¿cuántos grados centígrados se registrarán? ¿Y cuántos kelvin?

3. Si tenemos masas iguales de dos sustancias diferentes, ambas a 20 ºC, y las calentamos en focos caloríficos iguales, ¿cuál de ella alcanzará antes la temperatura de 30 ºC, la de mayor o la de menor calor específico?

4. Deseamos calentar 250 g de agua desde 20 ºC hasta 50 ºC. ¿Cuánto calor se requiere? Si después se enfría a 10 ºC, ¿cuánto calor cede?

5. Un calorímetro contiene 100 g de agua a 6 ºC. Dentro de él se coloca una pieza metálica de 700 g a 95 ºC. Establecido el equilibrio, la temperatura final es de 22 ºC. ¿Cuál es el calor específico del metal?

6. Determina el calor transmitido, indicando si es absorbido o cedido, en el proceso en el que una masa de 3,5 kg de hielo se transforma totalmente en agua líquida a una temperatura y una presión constantes de 0 ºC y 1 atm. El calor latente de fusión, vale: LF =333, 5 kJ•kg-1

7. Determina el calor transmitido, indicando si es absorbido o cedido, en el proceso en el que una masa de 1,5 kg de vapor de agua se transforma totalmente en agua líquida a una temperatura y una presión constantes de 100 ºC y 1 atm. El calor latente de vaporización, vale: LV = 2 257 kJ•kg-1.

8. Una de las piezas de un puente, fabricada con un metal cuyo coeficiente de dilatación lineal es de 1,5•10-5 ºC-1, tiene una longitud de 30 m a 20 ºC. Determina la longitud de dicha pieza a 40 ºC.

9. Calcula la longitud de una barra de hierro a 0 ºC si a la temperatura de 20 ºC su longitud es de 50 m. El coeficiente de dilatación del hierro es λ = 1,2•10-5 ºC-1.

10. En la experiencia de Joule se hace descender un cuerpo de 60 kg a lo largo de una distancia de 4,2 m mediante una polea. Si la energía mecánica del cuerpo se transforma íntegramente en calor comunicado al agua por acción de las paletas giratorias, calcula el calor que absorbe el agua en calorías. Calcula también, la temperatura final del agua si tenemos 0,5 kg a una temperatura inicial de 12 ºC.

11. Un gas contenido en un recipiente se expande realizando un trabajo de 10 000 J sobre el medio exterior. A la vez se calienta incrementando su temperatura en 25 ºC. Si la masa de gas contenida en el recipiente es de 285 g y su calor específico es de 1 830 J•kg-1•K-1, calcula la variación de la energía interna del gas en el proceso.

12. Una máquina térmica absorbe 150 250 J de un foco de calor y tiene un rendimiento del 75 %. ¿Qué trabajo mecánico realiza?

13. Una máquina térmica absorbe 58 000 J de un foco caliente y cede 42 000 J a un foco frío. Calcula el trabajo mecánico que realiza y calcula el rendimiento de la máquina.

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