Practica No 5 Temperatura Y Calorimetria p4i5g

PRÁCTICA Nº 5: Temperatura y Calorimetría. Resuelva de manera correcta los siguientes ejercicios: 1. Un termómetro de gas a volumen constante se calibra en hielo seco (dióxido de carbono en vaporización en el estado sólido con una temperatura de – 80.0 °C) y en alcohol etílico en ebullición (78.0 °C). Las dos presiones son 0.900 atm y 1.635 atm. Determine: a) ¿Qué valor Celcius de cero absoluto produce la calibración?, b) ¿Cuál es la presión en el punto de congelación del agua? y c) ¿Cuál es la presión en el punto de ebullición del agua? 2. La diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de un motor de automóvil es de 450 °C. Exprese esta diferencia de temperatura en: a) Escala Fahrenheit y b) Escala Kelvin. 3. El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición de – 195.81 °C a presión atmosférica. Exprese esta temperatura en: a) Grados Fahrenheit y b) En Kelvin. 4. El punto de fusión del oro es 1064 °C y su punto de ebullición es 2660 °C. Exprese esta temperatura en: a) Escala Kelvin y b) Calcule la diferencia entre estas temperaturas en grados Celcius y en Kelvins. 5. Un alambre telefónico de cobre en esencia no tiene comba entre postes separados 35.0 m en un día de invierno cuando la temperatura es de – 20.0 °C. ¿Cuánto más largo es el alambre en un día de verano cuando la temperatura es de 35.0 °C? 6. Las secciones de concreto de cierta autopista están diseñadas para tener una longitud de 25.0 m. Las secciones se vierten y curan a 10.0 °C. ¿Qué espacio mínimo debe dejar el ingeniero entre las secciones para eliminar el pandeo si el concreto alcanzará una temperatura de 50.0 7. El elemento activo de cierto láser se fabrica de una barra de vidrio de 30.0 cm de largo y 1.50 cm de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 65.0 °C, ¿Cuál es su aumento en: a) Su longitud, b) Su diámetro y c) Su volumen? Suponga que el coeficiente de -6 -1 expansión lineal promedio del vidrio es 9.00 × 10 °C . 8. A 20.0 °C, un anillo de aluminio tiene un diámetro interior de 5.0000 cm y una barra de latón tiene un diámetro de 5.0500 cm. Si solo se calienta el anillo ¿qué temperatura debe alcanzar de modo que apenas se deslice por la barra? 9. En un día en que la temperatura es de 20.0 °C, un sendero de concreto se vierte en tal forma que los extremos del sendero son incapaces de moverse. a) ¿Cuál es el esfuerzo en el cemento en un día caliente de 50.0 °C? y b) ¿El concreto se fractura? Considere que el 9 2 módulo de Young para el concreto es 7.00 × 10 N/m y la resistencia a la compresión es de

10.Un cilindro hueco de aluminio de 20.0 cm de profundidad tiene una capacidad interna de 2.000 L a 20.0 °C. Se llena por completo con trementina y luego se calienta a fuego lento a 80.0 °C. a) ¿Cuánta trementina se desborda? y b) Si después el cilindro se enfría otra vez a 11.James Joule en su luna de miel puso a prueba la conversión de energía mecánica en energía interna al medir temperatura de cascadas de agua. Si el agua en lo alto de una cascada suiza tenía una temperatura de 10.0 ºC y después caía 50.0 m, ¿Qué temperatura máxima en el fondo podría esperar Joule? 12.Considere el aparato de Joule que se muestra en la Figura 1. La masa de cada uno de los dos bloques es 1.50 kg y el tanque aislado está lleno con 200 g de agua. ¿Cuál es el aumento en la temperatura del agua después de que los bloques caen una distancia de 3.00 m?

Figura 1.

13.La temperatura de una barra de plata se eleva 10.0 ºC cuando absorbe 1.23 kJ de energía por calor. La masa de la barra es 525 g. Determine el calor específico de la plata. 14.Una taza de aluminio de 200 g de masa, contiene 800 g de agua en equilibrio térmico a 80.0 ºC. La combinación de agua y taza se enfría uniformemente de modo que la temperatura disminuye en 1.50 ºC por minuto. ¿En qué proporción se retira la energía por calor? Exprese su respuesta en watts. 15.Una herradura de hierro de 1.50 kg inicialmente a 600 ºC, se deja caer en una cubeta que contiene 20.0 kg de agua a 25.0 ºC. ¿Cuál es la temperatura final? 16.Un calorímetro de aluminio con una masa de 100 g, contiene 250 g de agua. El calorímetro y el agua están en equilibrio térmico a 10.0 ºC. Dos bloques metálicos se colocan en el agua, uno es un trozo de cobre de 50.0 g a 80.0 ºC; el otro tiene una masa de 70.0 g y originalmente está a una temperatura de 100 ºC. Todo el sistema se estabiliza a una temperatura final de 20.0 ºC. Determine el calor específico de la muestra desconocida. 17.Una moneda de cobre de 3.00 g a 25.0 ºC cae 50.0 m al suelo. Si supone que 60.0 % del cambio en energía potencial del sistema moneda – Tierra participa en el aumento de energía interna de la moneda, determine: a) La temperatura final de la moneda y b) ¿El resultado depende de la masa de la moneda? Explique su respuesta. 18.Una combinación de 0.250 kg de agua a 20.0 ºC, 0.400 kg de aluminio a 26.0 ºC y 0.100 kg de cobre a 100 ºC se mezcla en un contenedor aislado y se les permite llegar a equilibrio térmico. Ignore cualquier transferencia de energía hacia o desde el contenedor y determine la temperatura final de la mezcla.

19.¿Cuánta energía se requiere para cambiar un cubo de hielo de 40.0 g de hielo a – 10.0 ºC a vapor a 110 ºC? 20.Un calorímetro de cobre de 50.0 g contiene 250 g de agua a 20.0 ºC. ¿Cuánto vapor se debe condensar en el agua si la temperatura final del sistema llegará a 50.0 ºC? 21.Una bala de plomo de 3.00 g a 30.0 ºC se dispara con una rapidez de 240 m/s en un gran bloque de hielo a 0 ºC en el que queda incrustada. ¿Qué cantidad de hielo se derrite? 22.Vapor a 100 ºC se agrega a hielo a 0 ºC. Encuentre: a) La cantidad de hielo derretido y la temperatura final cuando la masa de vapor es 10.0 g y la masa de hielo es 50.0 g y b) ¿Qué pasaría si? La masa de vapor es 1.00 g y la de hielo es 50.0 g. 23.Un bloque de cobre de 1.00 kg a 20.0 ºC se deja caer en un gran recipiente de nitrógeno liquido a 77.3 K. ¿Cuántos kilogramos de nitrógeno hierven para cuando el cobre alcanza 77.3 K? (El calor especifico del cobre es 0.0920 cal/g ºC y el calor latente de vaporización del nitrógeno es 48.0 cal/g). 24.En un recipiente aislado que contiene 250 g de hielo a 0 ºC, se agregan 600 g de agua a 18.0 ºC. Determine: a) ¿Cuál es la temperatura final del sistema? y b) ¿Cuánto hielo permanece cuando el sistema alcanza el equilibrio?