miércoles, 24 de abril de 2013

SOLUCIÓN EXAMEN ENERGÍA Y CALOR 4ºESOAB CURSO 1213



1.        ¿Qué tipo de energía tienen los cuerpos en los siguientes casos? Razona tu respuesta[0,5 OK punto; 0,5 razonamiento]
·         Un pájaro volando. Energía cinética, ya que se mueve a una cierta velocidad, y potencial, porque al volar lo hace por encima del suelo a una altura.
·         Una veleta inmóvil en lo alto de un campanario. Energía potencial, está a una altura sobre el suelo.
·         Persona caminando por la acera. Sólo energía cinética al moverse a una velocidad.
·         Una piedra montada sobre una catapulta lista para disparar. Energía potencial elástica, la madera curvada y tensa se comporta como un muelle.

2.       Si prescindimos del rozamiento, Pedro puede subir a una montaña mediante un telesilla o por su propio pie. ¿En cuál de los dos casos el trabajo realizado por los músculos de Pedro o por el Telesilla es mayor? ¿Y la potencia? [0,5 OK, 0,5 razonamiento]
En ambos casos el trabajo es el mismo, porque la diferencia de altura a la que deben de ascender es la misma, si suponemos que lo hacen a velocidad constante, entonces:
                                               W=ΔEp=mgΔh
En cambio la potencia es mayor en el caso del telesilla, porque ese mismo trabajo lo hace en menor tiempo. Recuerda que Pot=W/tiempo

3. En lo alto de un plano inclinado hay una bola, inicialmente en reposo, a unos 10 metros de altura. Comienza a descender cuesta abajo, cuando llega al final del plano ¿Qué velocidad llevará? [0,5 croquis, 0,5 uso de unidades; 0,5 despeja antes de sustituir los datos; 1 solución]
Los rectángulos anteriores representan la cantidad de energía que tiene la esfera. En el punto 1 toda la energía del objeto es potencial, ya que no tiene velocidad, y está situado a una altura de 10 metros sobre el suelo. En el punto 2, toda la energía es cinética, ya que se mueve a ras del suelo. Además la energía total en el punto 1 es igual a la energía total en el punto 2 ya que no hay fuerzas no conservativas que resten a incrementen la energía del sistema.
Este último criterio es el que utilizaremos para resolver cuantitativamente el ejercicio.
                                               Etotal 1 =Etotal 2
                                               Ec1+Ep1=Ec2+Ep2
                                               Ep1=Ec2
                                               mgh1=  1/2mv22
                                               gh1=1/2v22
Despejamos la velocidad:
                               V2=RAIZ(2gh1)=RAIZ(2·9,8m/s2·10m)=14 m/s

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

100 ºC à K         20 K à ºC            24 Jul à cal       12 Kw·H à J      1200 Watt à CV

T(ºC)=T(K)-273=20K-273=-253ºC

T(K)=T(ºC)+273=100+273ºC=373 K

24Jul·(1cal/4,18J)=5,74cal

12Kw·H=12Kw·H·(1000W/1Kw)·(3600s/1H)=43.2·106 J

1200Wat(1 CV/735Watt)=1,63 CV


5.       ¿Qué diferencias existen entre el calor sensible y el calor latente? [0,5 Ok; 0,5 razonamiento]
El calor sensible es la energía calorífica entregada a un cuerpo, (o cedida por este), cuya única consecuencia es un cambio en la temperatura del cuerpo. En cambio el calor latente es una energía calorífica entregada/cedida a un cuerpo que se emplea para llevar a cabo un cambio de estado sin que cambio la temperatura del cuerpo.

6.       Mezclamos 2000 gramos de agua, Ce=1 cal/gºC, a 20 ºC con un 250 gramos de un metal que inicialmente estaba más caliente que el agua. Al final la mezcla termina a una temperatura de equilibrio de 55ºC. Sabiendo que el calor específico del metal es 0,035 cal/gºC, ¿a qué temperatura estaba el metal al comienzo? [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(Teq-T1)+ M2Ce2(Teq-T2)=0                              M1Ce1(Teq-T1)+ M2Ce2Teq- M2Ce2T2=0                  
M1Ce1(Teq-T1)+ M2Ce2Teq = M2Ce2T2
T2=( M1Ce1(Teq-T1)+ M2Ce2Teq )/( M2Ce2)=
   = (2000g·1(cal/gºC)·35ºC+250g·0,035(cal/gºC)·55ºC)/(250g·0,035cal/gºC)=8055ºC


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