SOLUCIÓN EXAMEN EL CALOR 4ESO 1213

1.       Realiza los siguientes cambios de unidades: [2 puntos]

1000ºC à ºF                                     240 ºC à K                         20 K à ºC

24 cal à Jul                                       75 Kw·H à J                      87 CV à Watt

T(K)=T(ºC)+273=240+273=513K

T(ºC)=T(K)-273=-253ºC

24cal·(4,18J/1cal)=100,32J

75Kw·H=75Kw·H·(1000W/1Kw)·(3600s/1H)=270·10⁶ J

87CV·(735 Wat/1 CV)=63945 Wat

2.        Define el calor y la temperatura. Asocia los conceptos anteriores al símil hidrostático con las explicaciones oportunas. [1 punto definición correcta; 1 explica el símil hidrostático]

El calor es la energía transmitida de un cuerpo a otro en contacto térmico cuando están a diferente temperatura.

La temperatura es la propiedad que tienen en común dos objetos en equilibrio térmico.

El símil hidrostático consiste en suponer que el calor fuera un líquido como el agua, y que se guarda en el interior de los cuerpo como si fueran estos unos recipientes. En ese caso el volumen de líquido sería el calor trasvasado, y la altura que alcanza el fluido en los recipientes sería la temperatura. (Nótese que un recipiente muy estrecho, cono poca cantidad de líquido, la altura de este subirá, mientras que en uno muy ancho necesitamos mucho líquido para que el nivel del líquido sea alto.

3.       Un cuerpo sólido de 200 gramos de masa se calienta desde 25ºC hasta 125ºC, donde se encuentra ya en estado líquido. Sabiendo que su temperatura de fusión es de 80ºC, que L_F=14 cal/g, y que su C_e)_sólido=0,05 cal/gºC, C_e)_líquido=0,60 cal/gºC, calcula el calor que ha sido necesario cederle. [0,5 dibujo, esquema o gráfica, 0,5 uso de unidades; 0,5 escribe ecuaciones y despeja antes de sustituir; 1 solución]

Como dibujo esquemático que me sirva para plantear el ejercicio escogeré un eje de temperatura.

Q=Q₁+Q₂+Q₃= m·Ce₁(80-25)ºC  + m·L_f    + m·Ce₂(125-80)ºC  =200g·0,05cal/gºC·55ºC +

                               200g·14cal/g + 200 g·0,6 cal/gºC·45ºC=8750 cal

4.       Se mezclan 750 gramos de agua a 20ºC con 2000 gramos de un metal de C_e=0,04 cal/gºC que se encontraba a 400ºC. ¿A qué temperatura de equilibrio se encontraron ambos al cabo de un cierto tiempo? [0,5 dibujo, esquema o gráfica, 0,5 uso de unidades; 0,5 escribe ecuaciones y despeja antes de sustituir; 1 solución]

El calor Q₂ que pierde el metal es igual que el calor Q₁ que gana el agua en valor absoluto. Puesto que el calor perdido es negativo y el calor ganado es positivo:

                                               Q₁+Q₂=0

M₁Ce₁(T_eq-T₁)+ M₂Ce₂(T_eq-T₂)=0                              M₁Ce₁T_eq- M₁Ce₁T₁+ M₂Ce₂T_eq- M₂Ce₂T₂=0                       

M₁Ce₁T_eq + M₂Ce₂T_eq = M₁Ce₁T₁+ M₂Ce₂T₂

T_eq(M₁Ce₁ + M₂Ce₂)= M₁Ce₁T₁+ M₂Ce₂T₂

T_eq=(M₁Ce₁T₁+ M₂Ce₂T₂)/ (M₁Ce₁ + M₂Ce₂)=

   = (750g·1cal/gºC·20ºC+2000g·0,04cal/gºC·400ºC)/(200g·1cal/gºC+2000g·0,04cal/gºC)=56’6ºC

5.       ¿Por qué hablamos de dilatación aparente en los líquidos? [0,5 correcto; 0,5 explicación haciendo uso de términos científicos sin ambigüedades]

Porque también se dilata el recipiente que contiene al líquido, aumentando su capacidad. Como resultado de esta dilatación del recipiente, el nivel del líquido descendería. Obviamente el líquido al calentarse se dilata, pero ese aumento de volumen está enmascarado por el efecto de la dilatación del recipiente.