Física, pregunta formulada por viajespasatiempo, hace 11 meses

Una espera de cobre de 16,8 g de masa ocupa un volumen de 2 cm3 entonces su densidad será:

Respuestas a la pregunta

Contestado por rosendflores
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Respuesta:

1.-Para determinar el calor específico de un metal, se introducen 50 g del mismo a 15ºC

en un calorímetro junto con 100 cm3

de agua a 90ºC. El equilibrio se alcanza a 70ºC.

Por otra parte, se ha efectuado una prueba previa para determinar la capacidad calorífica

del calorímetro, introduciendo en él 100 cm3

de agua a 90ºC siendo la temperatura del

calorímetro 60ºC, alcanzándose el equilibrio a 85ºC.

a) ¿Cuál es la capacidad calorífica del calorímetro?

b) Hallar el calor específico del metal.

a) ma = masa de agua = 100 g ya que la densidad es 1 g/cm3

Ta = temperatura inicial del agua = 90 ºC

ca = capacidad calorífica del agua = 1 cal/(g ºC)

Tc = temperatura inicial del calorímetro = 60 ºC

Tf = temperatura final del conjunto

K= capacidad calorífica del calorímetro

Aplicando que el calor cedido por el agua al enfriarse va a parar íntegramente al

calorímetro (principio de conservación de la energía)

( ) ( ) 20

·º f c a a a f

cal K T T m c T T K

g C

− = − ⇒ =

b) mm = masa del metal = 50 g

Tm= temperatura inicial del metal = 15ºC

ma =masa de agua = 100 g

Ta = temperatura inicial del agua y del calorímetro = 90ºC

Tf

= temperatura final de la mezcla = 70ºC

Se ha supuesto que el calorímetro y el agua están inicialmente a la misma temperatura.

cal ( - ) ( - ) ( - ) 0,872727 0,873

ºCg

m c T T K T T m T T c m m f m a f a a f m = + ⇒ = ≈

cm=0.873 cal/ºCg

K=20 cal/ºCg  

2

2.-Cuando hierve agua a 2 atm, el calor de vaporización es 2,2 106 J/kg, y el punto de

ebullición 120ºC. A esa presión, 1 kg de vapor ocupa un volumen de 0,824 m3

, mientras

que 1 kg de agua ocupa 10-3 m3

.

a) Hallar el trabajo realizado cuando se forma 1 kg de vapor a esa temperatura.

b) Calcular el aumento de energía interna.

a) p = presión = 2 atm =2·101325,2738 = 202651 Pa

V1 = volumen de 1kg de agua = 10-3 m3

V2 = volumen de 1kg de vapor = 0,824 m3

Lf = calor de vaporización del agua = 2,2 106

J/kg

m = masa de agua = 1 kg

2 1 W p V V J = − = ( ) 166781

b) De acuerdo con el primer principio de la Termodinámica

6

6

2,2·10

2,033·10

f

U Q W

Q mL J

U J

∆ = −

= =

∆ =

3.-Las secciones de cemento de una autopista están diseñadas para tener una longitud de

25 m. Las secciones se preparan a 10ºC. ¿Cuál es el espacio mínimo que habrá que dejar

entre tales secciones, para evitar combamientos, sabiendo que el asfalto alcanza los

50ºC?

Dato: α=12·10-6 ºC-1

.

Sea d = distancia entre dos placas, L = longitud de una placa, y suponiendo que el

coeficiente aportado es el de dilatación lineal, el alargamiento de una sección es

∆ = − = L L T T α ( 2 1 ) 0,012 m . Suponiendo que el alargamiento se reparte por igual a

ambos lados de cada sección, cuando estén en contacto dos secciones se cumple

0,012 m 1,2 cm

2 2

d L d L ∆

= ⇒ = ∆ = =

W=166781 J

∆U=2.03·106

J

d =1.2 cm  

3

4.- Una caja metálica cúbica de 20 cm de arista, contiene aire a la presión de 1 atm y a

la temperatura de 300 K. Se cierra herméticamente de forma que el volumen sea

constante y se calienta hasta 400 K. Hallar la fuerza neta desarrollada sobre cada pared

de la caja.

( ) ( )

( ) ( )

1

1 2

1 2 2

2 1

1 2 1

2

2 5 2

2

2 5 2

1

300 400

;

400 4 1

300 3

4

1.013 10 / 0.20 5402.7

3

4

1 1.013 10 / 0.20

3

1350.7

neta

neta

P atm

T K T K

nRT T T T PV nRT V cte P P

P P P T

P atm

F P S N m m N

F atm N m m

F N

     

=

= → =

= = = ⇒ = ⇒ =

= ⋅ =

= = ⋅ ⋅ ⋅ =

= − ⋅ ⋅ ⋅

=

5.- Un recipiente cilíndrico de longitud 65 cm térmicamente aislado, contiene en su

interior un pistón adiabático que puede desplazarse sin rozamiento a la largo del

cilindro. En su interior, a un lado del pistón, tenemos oxígeno a una temperatura de 127

ºC, y al otro lado tenemos hidrógeno a una temperatura de 27 ºC, siendo la masa de los

dos gases igual. Bajo las condiciones anteriores, encontrar la posición de equilibrio del

pistón.

( ) 2 2 1 2 1 2

1

; m m m m P P O H

m

= = =

1

R

M

2

1

1

m

T

V

=

2

R

M

( )

( )

( )

2

2

1 1 2

2 2 1

1

1

2

2

273 127 2 1

273 27 32 12

1

5

65 12

65

T

V

V T M

V T M

V x

V Ax x cm

V x

V A x

 ⇒

+ ⋅

⇒ = = =

+ ⋅

= = = → =

= −

4

6.- Una ampolla de vidrio se llena completamente con 176,2 ml de mercurio a 0 ºC. En

la boca de la ampolla se suelda un tubo de vidrio de 2,5 mm de diámetro a 0 ºC. Calcula

a qué altura llegará el mercurio en el tubo cuando se calienta el sistema a 50 ºC.

Datos: α(vidrio)=2,2·10-5ºC-1, α(mercurio)=18·10-5 ºC-1

( )

3

3 3 3 9 3

3 3 3 3

3 3 3

5 1

5 1

0 0

5

0

5

0

1 10 10 10

1 10 10 1000

10 1 10

2.2 10 º vidrio

18 10 º mercurio

V 176.2 0 º 50 º

V 176.2 2.2 10 50 0.19382

V 176.2 18 10 50 1

Explicación:

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