1. ANUAL UNI – EXAMEN 19 1
CALORIMETRÍA – PROBLEMAS RESUELTOS
01 La figura representa la temperatura T en función manteniéndose horizontal. Sin considerar las
del calor absorbido Q por 10 gramos de un líquido pérdidas de calor al medio ambiente, calcule la
inicialmente a 0 ºC. La temperatura de ebullición distancia “h” en cm.
3 -2
del líquido (en ºC) y el calor de vaporización (en ρHielo = 0,92 g/cm ; CeAg = 5,59·10 cal/g ºC
cal/g) son: LFusión del hielo = 80 cal/g
T(ºC) A) 0,54 B) 1,01 C) 1,56
120 D) 2,03 E) 2,54
Resolución:
ΣQ = 0 1,5 cm
80
QMoneda + QHielo = 0
m Ce ΔT + mL = 0 h
Q(cal) -2
(15)(5,59·10 )(-85)+m(80) = 0
1 000 3 000 4 000
La masa de hielo que se derrite:
A) 80 y 200 B) 200 y 80 C) 100 y 200 m = 0,89 g
D) 120 y 2 000 E) 120 y 80 ρHielo V = 0,89
Resolución: (0,92)(A h) = 0,89
Para que el líquido se pueda vaporizar, debe (0,92)( h= 0,89 → h = 0,54 cm … Rpta: A
alcanzar la temperatura de ebullición. Mientras el
líquido se convierte en vapor, su temperatura se
04 En un calorímetro de capacidad calorífica
mantiene constante. En la figura podemos observa
despreciable contiene agua a 40 ºC. Si se vierten
que la temperatura es constante a 80 ºC. Luego la
100 g de hielo a -80 ºC al cabo de cierto tiempo se
temperatura es de 80 ºC.
observa que no todo el hielo se derrite. ¿Cuántos
Para que todo el líquido se convierta en vapor,
gramos de agua había originalmente?
necesita ganar: Q = 3 000 – 1 000 = 2 000 cal
A) 200 g B) Más de 110 g
Q = mL → 2 000 = 10 L → L = 200 cal/g … Rpta: A
C) Menos de 500 g D) Menos de 300 g
E) 300 g
02 Considere el fenómeno de ebullición del agua y
Resolución:
diga cuál de las siguientes afirmaciones es
Suponiendo que se derrite exactamente todo el
correcta:
hielo, la temperatura final sería 0 ºC:
A) El agua hierve siempre a 100 ºC
ΣQ = 0 → QAgua + QHielo = 0
independientemente de la presión y el
mAgua CeAgua ΔT + mHielo CeHielo ΔT + mHielo LFusión = 0
volumen.
mAgua (1)(0 – 40) + (100)(0,5)(0+80)+(100)(80)=0
B) En al Sierra el agua hierve a mayor
mAgua (-40) + 4 000 + 8 000 = 0 → mAgua = 300 g
temperatura que en la Costa.
Pero, no todo el hielo se derrite, entonces había
C) El agua hierve debido a que la energía térmica
menos de 300 g de agua. … Rpta: D
que reciben las moléculas les permite vencer la
fuerza de atracción gravitatoria.
05 Se vierte 150 g de café caliente a 85 ºC dentro de
D) Una vez que el agua empieza a hervir, su
un vaso con tapa de vidrio de 210 g incluyendo la
temperatura se mantiene constante hasta que
tapa a 22 ºC. Calcular el calor específico del vidrio
se transforme totalmente en vapor.
en cal/g ºC, si la temperatura de equilibrio es 70,68
E) Las moléculas del agua se mueven en una
ºC. Considere que no se intercambia calor con el
dirección tal que el cambio de temperatura es
ambiente. Cecafé = 4 000 J/kg ºC
mínimo.
A) 0,1 B) 0,2 C) 0,4
Resolución:
D) 0,6 E) 1
Mientras el agua se transforma en vapor, la
Resolución:
temperatura se “mantiene constante”. Rpta: D
ΣQ = 0 → Qcafé + Qvidrio = 0
mcafé Cecafé ΔT + mvidrio Cevidrio ΔT = 0
03 Sobre un cubo de hielo a 0 ºC se coloca una
Donde: CeCafé = 4 000 J/kg ºC = 0,96 cal/g ºC
moneda de plata de 1,5 cm de diámetro, de 15 g,
(0,15)(0,96)(70,68-85)+(0,21)(Cevidrio)(70,68-22) = 0
que se encuentra a 85 ºC. Cuando la moneda está
Cevidrio = 0,2 cal/g ºC … Rpta: B
a 0 ºC ha descendido en el hielo “h” cm,
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2. ANUAL UNI – EXAMEN 19 2
06 Un calorímetro cuyo equivalente en agua es de 50 g 09 Un bloque de cobre de 5 kg que está a 300 ºC se
contiene 300 g de agua a la temperatura de 28 ºC. introduce en un recipiente con paredes aislantes
Si se introducen 20 g de hielo a 0 ºC. ¿Cuál será que contiene una mezcla de hielo y agua a 0 ºC.
aproximadamente la temperatura final de Luego de un tiempo se alcanza el equilibrio y el
equilibrio? bloque de cobre queda con una temperatura
A) 22,16 ºC B) 32,16 ºC C) 42,16 ºC de 0 ºC. Calcular la cantidad de hielo, en kg, que se
D) 52,16 ºC E) 62,16 ºC fundió.
Resolución: QCAL (CeCu = 0,094 cal/g ºC; LFusión= 80 cal/g)
Q1 A) 0,76 B) 1,06 C) 1,76
Q2 Q3
D) 2,56 E) 3,56
Resolución:
0ºC TºC 28ºC ΣQ = 0 → QCu + QHielo = 0
ΣQ = 0 → Q1 + Q2 + Q3 + QCAL = 0 mCu CeCu ΔT + mHielo LF = 0
mHieloLF+mAguaCeAguaΔT+m3Ce3ΔT+mCALCeCALΔT = 0 (5 000)(0,094)(0-300) + mHielo (80) = 0
Equivalente en agua=50 mHielo = 1 762,5 g = 1,76 kg … Rpta: C
(20)(80)+(20)(1)(T)+(300)(1)(T-28)+50(T-28)=0
1 600 +20T + 350(T-28)=0 → T=22,16 ºC …Rpta: A 10 Una caja llena de perdigones de plomo se lanza
verticalmente hasta una altura de 4m sobre el piso,
07 Un bloque de hielo de masa 4 777 g a 0 ºC cae luego cae al suelo quedando en reposo.
desde una altura de 14 m a un lago congelado Suponiendo que las paredes de la caja son
a 0 ºC. Calcular la masa (en gramos) del hielo que aislantes térmicos ideales y la temperatura inicial
2
se funde. (g= 10 m/s ; LFusión = 80 cal/g) de los perdigones era de 20 ºC. Calcule la
A) 1 g B) 2 g C) 3 g temperatura final de los perdigones después de
D) 4 g E) 5 g efectuar cinco lanzamientos.
2
Resolución: (CePb= 0,128 kJ/kg K; g= 9,8 m/s )
La energía potencial (Ep) se convierte en energía A) 20,5 B) 21,0 C) 21,5
calorífica (Q): Q = Ep → mDerretida LF = mgh D) 22,0 E) 22,5
mDerretida (80) = (4,777)(10)(14) Resolución:
calorías joules En cada lanzamiento la energía potencial
Como: 1 J = 0,24 cal gravitatoria (Ep=mgh) se convierte en calor (Q). En
mDerretida (80) = (4,777)(10)(14)(0,24) cinco lanzamientos se cumplirá:
mDerretida = 2 g … Rpta: B Q = 5 Ep → m Ce ΔT = 5 (mgh)
(128)(T-20) = 5 (9,8)(4) → T = 21,53 ºC … Rpta: C
08 Un vaso de vidrio con una masa de 30 g contiene
300 ml de agua a 30 ºC, si se coloca un cubo de
hielo a 0 ºC de masa 50 g en el vaso. Calcule
aproximadamente la temperatura final de
equilibrio.
(LFusión del hielo = 80 cal/g; CeVidrio = 0,15 cal/g ºC)
A) 14,5 ºC B) 15,5 ºC C) 16,5 ºC
D) 17,5 ºC E) 18,5 ºC
Resolución:
Qvidrio
Q1
Q2
Q3
0ºC T 30ºC
ΣQ = 0 → Q1 + Q2 + Q3 + Qvidrio = 0
50·80+(50)(1)T+(300)(1)(T-30)+(30)(0,15)(T-30)=0
4 000+50T+300T-9 000 + 4,5T-135 = 0
354,5 T = 5 135 → T= 14,48 ºC … Rpta: A
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