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• Armando Carranza

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Calorimetría Ejercicios resueltos 1-Determinar el equivalente de cada temperatura en las demás escalas a) 450°C b) 350°K solución: El problema refiere temperaturas fijas ....usamos la ecuación a) 450°C 1.8ºC = ºF – 32 ............. ºF = 1.8ºC + 32 = 1.89(450) + 32 = 842ºF ºK = ºC + 273 = 450 + 273 = 723ºK b) 350K ºC = K – 273 = 350 – 273 = 77ºC ºF = 1.8C + 32 = 170.6ºF 2-La lectura de un termómetro celsius cambia en 80 grados.- Calcular el cambio en la escala Fahrenheit Solución: En este caso el problema trata de una variación.... por lo tanto ; usamos el factor de conversión  1.8º F    ºC 

80ºC 

= 144

ºF....... y como ºC = ºK...entonces ºK = 80 3-Convertir 2500 cal a BTU y Kjoules 

BTU   =  252cal 

2500 cal 

9.92 BTU

 4.18 j   = 10450J =  cal 

2500 cal 

10.45Kj

4- 60g aumenta en 10°C cuando reciben 500 calorías.-

Calcular a) el calor específico b) la capacidad calorífica solución: Se aplica la fórmula de calor específico y la de capacidad calorífica Q 500  m.T 60(10)

a)

c

b)

Q C T 



cal

= 0.83 gr.º C

500 cal = 50 º C 10

5- Cuanto sube la temperatura de 60g de aluminio que reciben 750cal? Solución : aplicamos la ley de calorimetría Si Q = m.ce. T ...... entonces T =

Q 750  m.c e 60(0.22)

= 56ºC

6- Calcular el calor específico de un sólido en J/g°C , en cal/gºC y en BTU/lb °F si: a) 1638 Joules (J) elevan la temperatura de 125g del sólido de 25 ºC a 52 ºC. b) un kg absorbió 6 kcal de calor para cambiar su temperatura de 25ºF a 52ºF solución: Debemos convertir las unidades de temperatura, las masas y la energìa al inicio o al final.... desarrollemos el literal a) c

Q 1638 j  m.T 125(27)

= 0.48

joules g .º C

Luego transformamos el resultado J cal cal x = 0.115 g .º C 4.18 J g .º C cal BTU 454 g ºC 0.115 g.º C x 252cal x Lb x 1.8º F  0.48

....... y BTU

0.115 Lb.º F

De igual manera se procede en el literal (b) 7- Calcular el calor específico de una sustancia, si 200 gramos de ella requieren 800 calorías para elevar su temperatura 25ºC.

c

Q 800  m.T 200( 25)

cal

= 0.16 g .º C

8- Si el calor específico de un cuerpo de 60g es 0.45 cal/g.ºC calcular: a) su capacidad calorífica b) el T cuando reciben 250 cal solución : cal

a) C = m.ce = 60(0.45) = 27 º C b) Si C =

Q T

... entonces :

T 

Q C

=

250 27

= 9.26 ºC

9- cuantos BTU se requieren para que 40g de aluminio (c = 0.22 cal/gºC) se calienten de 40 a 90ºC Solución : Determinamos las calorías y luego las convertimos en BTU BTU

Q = m.ce.T = 40(0.22)50 = 440cal x 252cal  1.75 BTU

10- Cuánto calor pierden 50g de aluminio cuando se enfrían de 200 a 50°C? Solución : Aplicamos la ecuación Q = m.ce.T = 50(0.22)150 = 1650 cal

11- Un trozo de acero, de 80g, c = 0.473 j/g°C se calienta en una llama y luego se mezcla con 100 ml de agua a 25°C hasta alcanzar el equilibrio a 75°C.- Qué tan caliente estaba el metal? Solución : Primero calculamos el calor ganado por el agua... y luego la J

temperatura inicial del metal...Ce de agua es 4.18 g .º C Q = m.ce.T = 100(4.18)50 = 20900J Ahora bien, como Qganado = Qperdido , significa que el metal perdió 20900J Y como Q = m.ce.T.... entonces T =

Q 20900  m.c e 80(0.473)

= 552ºC = T

Luego se tiene que T = Te - Tinicial ... Tinicial = Te + T = 75 + 552 De donde resulta que la temperatura inicial es de 627ºC

12- 70gr de agua a 30°C y 50gr de aluminio a 100°C se mezclan en un calorímetro.- Calcular la temperatura final del sistema considerando que no se pierde calor en ninguna forma.- (Ce. Aluminio = 0.22 cal/g°C solución : Aplicamos la ecuación para la temperatura de equilibrio Te 

m1c1T1  m2 c 2T2 70(1)30  50(0.22)100  m1c1  m2 c 2 70(1)  50(0.22)

= 39.5ºC

La temperatura de equilibrio resulta ser de 39.5ºC

13- Al mezclar 60 gramos de acero a 120°C con 50 gramos de un líquido a 20°C ,en un sistema aislado, la temperatura final de la mezcla alcanza los 45°C.- Calcular la capacidad calorífica del líquido ..... Solución : Calculamos el calor perdido `por el metal.. que es el calor ganado por el líquido Qp = m.ce. T = 60(0.11)75 = 495 cal Luego aplicamos el concepto de capacidad calorífica C

Q 495  T 45  20

cal

= 19.8 º C

14- Si 4 Lt de agua a 20°C se mezclan con 2 Lt de agua a 50°C, calcular la temperatura final de la mezcla Solución: Para el agua...1Lt = 1Kg.... el ce se omite por tratarse del mismo líquido por tanto, al aplicar la ecuación del equilibrio se tiene: Te 

m1T1  m2T2 4(20)  2(50)  m1  m 2 42

= 30ºC

15- En una práctica, 80g de un metal pierden 800 cal cuando se mezclan con 60g de agua a 25°C en un recipiente calorímetro. Calcular la capacidad calorífica del calorímetro si la temperatura final del sistema fue de 35°C solución: calor ganado por el agua Q = m.ce.T = 60(1)10 = 600cal calor perdido por el metal : 800 cal calor ganado por el calorímetro = 800 – 600 = 200 cal Q

200

calorimetro  Capacidad calorífica del calorímetro C  T = 20 10 calorimetr o

cal ºC