Question

Ejercicio 1.

Una persona desea bañarse con agua tibia a 25°C. En un cubo coloca 3 litros de agua fría a 15°C y en la cocina calienta agua hasta 95 °C.

¿Cuántos litros de agua de agua caliente debe agregar al cubo de agua fría para tener la temperatura final deseada?

Solución
Supongamos A es el agua fría y B el agua caliente:
Figura 3. Solución del ejercicio 3. Fuente: elaboración propia. (Nota: Imagen adjunta al final de la tarea).
Planteamos la ecuación del equilibrio térmico, según se indica en la pizarra de la figura 3 y de allí despejamos la masa de agua Mb.
La masa inicial de agua fría la podemos obtener porque se sabe la densidad del agua, que es
de 1Kg por cada litro. Es decir, que disponemos de 3 kg de agua fría.

Ma=3kg
Entonces
Mb= – 3 kg*( 25°C – 15°C)/( 25°C – 95°C)= 0,43 kg

Entonces basta con 0,43 lts de agua caliente para obtener finalmente 3,43 litros de agua tibia a 25°C. Se introduce un trozo de metal de 150 g de masa y con 95°C de temperatura a un recipiente que contiene medio litro de agua a temperatura de 18°C. Después de un rato se alcanza el equilibrio térmico y la temperatura del agua y del metal es de 25°C.

Supongamos que el recipiente con el agua y el trozo de metal es un termo cerrado que no permite intercambio de calor con el medio
ambiente. Obtener el calor específico del metal.
En primer lugar, calcularemos el calor absorbido por el agua:

Qa= Ma Ca (Tf – Ta)
Qa= 500g 1cal/(g °C) (25°C – 18°C)= 3500 calorías.
Ese es el mismo calor cedido por el metal:
Qm= 150g Cm (25°C – 95°C)= -3500 calorías.

Entonces podemos obtener la capacidad calorífica del metal:

Cm= 3500 cal/ (150g 70°C) = ⅓ cal/(g °C).

Se tienen 250 c.c. de agua a 30°C. A el agua que está en un termo aislante, se le agregan 25g de cubitos de hielo a 0°C, con el propósito de enfriarla.

Determinar la temperatura de equilibrio; es decir, la temperatura que quedará una vez que todo el hielo se haya fundido y el agua del hielo se haya calentado hasta igualar la del agua que inicialmente tenía el vaso.

Este ejercicio puede resolverse en tres etapas:
La primera es la fusión del hielo que absorbe calor del agua inicial para fundirse y convertirse en agua.
Luego se calcula el descenso de temperatura en el agua inicial, debido a que ha cedido calor (Qced<0) para fundir el hielo.
Por último, el agua fundida (proveniente del hielo) debe equilibrarse térmicamente con el agua que existía inicialmente.
Figura 4. Solución ejercicio 3. Fuente: elaboración propia. (Nota: Imagen adjunta al final de la tarea).

Calculemos el calor necesario para la fusión del hielo:


Qf= L*Mh= 333,5 kJ/kg * 0,025kg = 8,338 kJ

Luego, el calor cedido por el agua para fundir el hielo es Qced= -Qf
Este calor cedido por el agua desciende su temperatura hasta un valor T’ que podemos calcular así:

T’=T0 – Qf/(Ma*Ca)= 22,02°C

Donde Ca es la capacidad calorífica del agua: 4,18 kJ/(kg °C).
Por último, la masa de agua original que ahora está a 22,02°C cederá calor a la masa de agua fundida proveniente del hielo que está a 0°C.

Finalmente se alcanzará después del tiempo suficiente la temperatura de equilibrio Te:
Te= (Ma*T’ + Mh*0°C) / (Ma + Mh)= (0,25kg * 22,02°C + 0,025kg * 0°C) / (0,25kg +0,025kg).
Obteniéndose finalmente la temperatura de equilibrio:
Te=20,02 °C.

Un trozo de plomo de 0,5 kg sale del horno a una temperatura de 150°C, la cual está bastante por debajo de su punto de fusión. Ese trozo se coloca en un recipiente con 3 litros de agua a temperatura ambiente de 20°C. Determine la temperatura final de equilibrio.

Calcule también:
-Cantidad de calor entregada por el plomo al agua.
-Cantidad de calor absorbida por el agua.

Datos:

Calor específico del plomo: Cp= 0,03 cal/(g °C); calor específico delagua: Ca= 1 cal/(g °C).
En primer lugar, determinamos la temperatura final de equilibrio Te:
Te = (Ma Ca Ta + Mp Cp Tp) / (Ma Ca + Mp Cp)
Te=20,65°C

Luego la cantidad de calor cedido por el plomo es:
Qp=Mp Cp (Te – Tp)= -1,94 x 10³ cal.
La cantidad de calor absorbida por el agua será:
Qa=Ma Ca (Te – Ta)= +1,94x 10³ cal.

Answer 1

Respuesta:

ayuden ya echas los ejercicios porfavor gracias pero para ahora