Ejemplos y Problemas
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El documento contiene varios ejercicios de física relacionados con el calor y la energía. El primer ejercicio involucra calcular el cambio de temperatura de una bala de plata o plomo después de impactar una pared. El segundo ejercicio involucra calcular la cantidad de escalones que una mujer debe subir para compensar las calorías de una dona. El tercer ejercicio calcula la temperatura final de una mezcla de agua, aluminio y cobre.
![Ejemplo:
Un vaquero dispara una bala de plata con una rapidez de 200 m/s en la pared de pino de una
cantina. Suponga que toda la energía interna generada por el impacto permanece en la bala,
¿Cuál es el cambio de temperatura en la bala?
Solución:
(Calor especifico de la Ag, cAg = 235 J/ Kg·Cº)
ΔK+ ΔEinterna = 0
ΔEinterna = m cAg ΔT
[0 -
1
2
𝑚𝑣2
] = -m cAg ΔT
ΔT =
1
2
𝑚𝑣2
𝑚𝑐
=
𝑣2
2𝑐
ΔT =
(200 m/s)2
2 ( 239
J
kg
°C)
ΔT = 85.5 °C
Si se usa una bala de plomo en vez de una de plata, ¿El cambio de temperatura será mayor o
menor?
Solución:ΔT = 156 °C](https://image.slidesharecdn.com/problemas-151006171526-lva1-app6892/85/Ejemplos-y-Problemas-2-320.jpg)
Ejemplos y Problemas
- 1. Ejemplo. Un lingote de 0.050 kg de metal se calienta a 200.0 ° C y después se deja caer en un calorímetro que contiene 0.400 kg de agua inicialmente a 20.0 ° C. La temperatura de equilibrio final del sistema mezclado es 22.4 ° C. Encuentre el calor especifico del metal. Solución. 𝑚 𝑤 𝑐 𝑤 ( 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) = − 𝑚 𝑥 𝑐 𝑥 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝐶 𝑥 = 𝑚 𝑤 𝑐 𝑤(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝑚 𝑥(𝑇𝑥 − 𝑇𝑓) ó 𝐶 𝑥 = − 𝑚 𝑤 𝑐 𝑤(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝑚 𝑥(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝑐 𝑥 = − (0.400 kg)(4,186 J Kg °C )(22.4 °C − 20 °C) (0.050 kg)(22.4 °C − 200 °C) 𝑐 𝑥 = 453 J Kg °C El valor más cercano de 𝐶 𝑥 en la tabla de valores específicos corresponde al hierro.
- 2. Ejemplo: Un vaquero dispara una bala de plata con una rapidez de 200 m/s en la pared de pino de una cantina. Suponga que toda la energía interna generada por el impacto permanece en la bala, ¿Cuál es el cambio de temperatura en la bala? Solución: (Calor especifico de la Ag, cAg = 235 J/ Kg·Cº) ΔK+ ΔEinterna = 0 ΔEinterna = m cAg ΔT [0 - 1 2 𝑚𝑣2 ] = -m cAg ΔT ΔT = 1 2 𝑚𝑣2 𝑚𝑐 = 𝑣2 2𝑐 ΔT = (200 m/s)2 2 ( 239 J kg °C) ΔT = 85.5 °C Si se usa una bala de plomo en vez de una de plata, ¿El cambio de temperatura será mayor o menor? Solución:ΔT = 156 °C
- 3. Ejercicios Una mujer de 55.0 kg ingiere una dona de jalea de 540 Calorìas (540 kcal) en el desayuno. (a) ¿Cuántos joules de energía son equivalentes a una dona de jalea? (b) ¿Cuántos escalones debe subir la mujer en una escalera muy alta para cambiar la energía potencial gravitacional del sistema mujer-Tierra, en un valor equivalente a la energía alimenticia en una dona de jalea? Suponga que la altura de un solo escalón es 15.0 cm. (c) Si el cuerpo humano sólo es 25 % eficiente en convertir la energía potencial química en energía mecánica, ¿cuántos escalones debe de subir la mujer para compensar su desayuno?. Una combinación de 0.250 kg de agua a 20.0 °C, 0.400 kg de aluminio a 26.0 °C y 0.100 kg de cobre a 100 °C se mezclan en un contenedor aislado y se les permite llegar a equilibrio térmico. Ignore cualquier transferencia de energía hacia o desde el contenedor. ¿Cuál es la temperatura final de la mezcla?. ¿Qué masa de agua a 25.0 °C debe llevarse al equilibrio térmico con un cubo de aluminio de 1.85 kg inicialmente a 150 °C, para así bajar la temperatura del aluminio a 65.0 °C? Suponga que toda el agua evaporada se condensa posteriormente.