• Author / Uploaded
• Luudwin Ed

Citation preview

Cambio de Fase Es aquel proceso que sufre una sustancia por lo cual cambia el estado en el que se encuentra (sólido, líquido o gaseoso). Se produce siempre que la sustancia ha llegado a una temperatura determinada.

FÓRMULAS * Calor latente: L= Q m

En el caso del agua (a 0ºC):

1 cal = 4,186 J 1 J = 0,24 cal

Fusión * Para el agua:

fusión - solidificación → T=0ºC Q=80.m Líquido

Sólido (Hielo) Solidificación

a) Fusión Cuando el hielo pasa a ser líquido (se derrite), aquí el agua absorbe el calor (Q). b) Solidificación Cuando el líquido pasa a ser sólido (se congela), aquí el agua libera calor (Q). c) Vaporización Es aquel proceso en el que la sustancia pasa del estado líquido al estado gaseoso luego de haber llegado a una temperatura determinada. En este proceso la sustancia necesita absorber gran cantidad de calor. d) Condensación Es aquel proceso por el cual la sustancia pasa del estado gaseoso al estado líquido a una temperatura determinada. En este proceso la sustancia libera gran cantidad de calor. En el caso del agua (a 100ºC):

Lfusión/solificación = 80 cal g

* Calor de cambio de fase (fusión) QF = 80.m * El calor latente de fusión concuerda en módulo con el calor latente de solificación. vaporización - condensación → T=100ºC LV/C = 540 cal g Calor de cambio de fase (vaporización)

Vaporización

Líquido

Q=540.m

Condensación

34

QV=540.m Gaseoso “Vapor”

UNIDADES DE MEDIDA



Símbolo

Magnitud

Unidad de medida

Q

calor

caloría

cal

m

masa

kilogramo

kg

LF

calor latente de fusión

caloría por gramo

cal/g

LV

calor latente de vaporización

caloría por gramo

cal/g

T

temperatura

grado celsius

ºC

Donde: Q = Q1+QT

Siendo: Q1 = Ce.m.∆T 1 (30)(0 - (-20)) 2

= (15)(20)



= 300 cal



=

()



QT = mCL = 30x80



= 2400 cal Luego: Q =300 cal + 2400 cal

1. ¿Cuánto calor sería necesario para vaporizar 300 g de agua a 100ºC? Resolución:

Sabemos:



QT = mCL

Donde m=300g CL= 540 cal (vaporización) g Luego: QT=(300g)(540 cal ) g QT = 162000 cal QT = 162 kcal 2. ¿Cuánto calor será necesario para fusionar 60g de hielo a 0ºC? Resolución: Sabemos:

Se tiene QT = mCL

Siendo m=60g CL= 80 cal (fusión) g Luego: QT=(60g)(80 cal ) g QT = 4800 cal QT = 4,8 kcal

3. ¿Cuánto calor sería necesario entregarle a 50g de agua que está a 90ºC para vaporizarla? Resolución:



Graficando: QT

Q1 90ºC

100ºC Q = Q1+QT



Sabemos:



QT = Cem∆t

5. Halla el calor latente de vaporización en J/kg. Resolución: Sabemos: 0,24 cal = 1 J 1000 g = 1 kg

Entonces, como:

CL=540 cal(vaporización) g Aplicamos, factor de conversión: 540 cal x 1 J x 1000 g 1 kg g 0,24 cal 540 x 1000 J= 2250000 J/kg 0,24 kg

= 1.50(100 - 90) = 500cal QT = mC =50x540 L

= 27000 cal Luego: Q =500 cal + 27000 cal

Q = 2700 cal



CL = 2,25 x 106 J/kg

Q = 27500 cal

4. Se tiene 30g de hielo a - 20ºC. Calculalacantidaddecalornecesario para derretirlo completamente. Resolución: Graficando: QT

Q1 -20ºC

0ºC

35

7) Si se tienen 20g de hielo a -25ºC, calculalacantidaddecalornecesario para derretirlo completamente.

Nivel I 1) Calcula la cantidad de calor necesaria para derretir 200 g de hielo a 0ºC.

a) 16000 cal b) 8000 cal c) 4000 cal

d) 1600 cal e) 80000 cal

2) ¿Cuánto calor se necesita para derretir 48,5 g de hielo a 0ºC?

a) 388 cal b) 3880 cal c) 1900 cal

d) 485 cal e) 4850 cal



a) 1200 cal b) 240 cal c) 2400 cal

d) 120 cal e) 3600 cal



a) 3750 cal b) 7500 cal c) 750 cal

d) 375 cal e) 1500 cal

5) Halla el calor que se necesita para que 20 g de hielo que está a -16ºC esté a punto de fundirse.

a) 1600 cal b) 16000 cal c) 80 cal

d) 8000 cal e) 160 cal

6) ¿Qué cantidad de calor se necesita entregarle a 60g de hielo a -15ºC para fundirlo totalmente?

a) 5250 cal b) 525 cal c) 10500 cal

36

d) 1050 cal e) 7500 cal



a) 1856 cal b) 3600 cal c) 18560 cal

d) 720 cal e) 7200 cal



a) 4 kcal b) 6 kcal c) 8 kcal

d) 10 kcal e) 12 kcal



a) 63 kcal b) 12,6 kcal c) 126 kcal





a) 18 kcal b) 108 kcal c) 540 kcal



a) 700 cal b) 1890 cal c) 18900 cal

d) 2800 cal e) 28000 cal

d) 5,1 kcal e) 37,5 kcal

a) 4250 cal b) 425 cal c) 2125 cal

d) 9500 cal e) 1900 cal

16) ¿Cuánto calor sería necesario entregarle a 60 g de agua que está a 95ºC para vaporizarla?

d) 16 kcal e) 80 kcal

12) ¿Cuánto calor sería necesario para vaporizar 35g de agua a 100ºC?

a) 37 kcal b) 32,4 kcal c) 9,9 kcal

Nivel II

d) 18,9 kcal e) 6,3 kcal

11) ¿Cuánto calor sería necesario para vaporizar 200g de agua a 100ºC?

d) 54 kcal e) 7 kcal

15) ¿Cuánto calor sería necesario entregarle a 50g de agua que está a 15ºC para que esté a punto de vaporizarse?

10) Si se tienen 45g de agua a 60ºC, ¿cuánto calor habrá que extraerle para congelarla completamente?

a) 27 kcal b) 108 kcal c) 72 kcal

14) ¿Cuánto calor sería necesario entregarle a 60 g de agua que está a 15ºC para vaporizarla?

9) ¿Cuánto calor le habrá extraído la refrigeradora a 100g de agua que está a 20ºC al convertirla completamente en hielo?

4) ¿Cuánto calor será necesario entregarle a 50 g de hielo que está a - 15ºC, para que esté a punto de ser derretido?

d) 370 cal e) 7400 cal

8) ¿Cuánto calor se debe entregar a 160g de hielo a -72ºC para fundirlo totalmente?

3) Determina cuántas calorías son necesarias para derretir 0,03 kg de hielo a 0ºC.

a) 185 cal b) 1850 cal c) 3700 cal

13) ¿Cuánto calor sería necesario para vaporizar 0,1 kg de agua a 100ºC?

a) 32,4 kcal b) 32,7 kcal c) 0,3 kcal

d) 30 kcal e) 32,1 kcal

17) ¿Cuánto calor sería necesario entregarle a 8g de agua que está a 0ºC para vaporizarla?

a) 512 cal b) 10240 cal c) 5120 cal

d) 2660 cal e) 1330 cal

23) En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se mezcla 100g de hielo a -10ºC con 200g de agua a 80ºC. Determina la temperatura de equilibrio.

18) ¿Cuánto calor sería necesario entregarle a 16g de agua que está a 90ºC para vaporizarla?

a) 8640 cal b) 1600 cal c) 8800 cal

d) 9200 cal e) 3240 cal

19) ¿Cuánto calor sería necesario extraerle a 12g de vapor de agua a 100ºC para condensarlo totalmente?

a) 1200 cal b) 12960 cal c) 1620 cal

a) 19440 cal b) 12960 cal c) 1944 cal



a) 5 g b) 10 g c) 15 g

a) 100 m/s b) 150 m/s c) 200 m/s

d) 250 m/s e) 400m/s

d) 50ºC e) 45ºC

a) 65ºC b) 8,5ºC c) 16,5ºC

d) 32,5ºC e) 24,5ºC

25) “M” gramos de hielo a -10ºC se colocan sobre la superficie libre del agua de un lago que se encuentra a 0ºC. Si en el equilibrio térmico se tienen 85g de hielo, determina “M”.

d) 20 g e) 50 g

22) Una bala de 41,86g es disparada horizontalmente contra un gran tempanodehieloqueseencuentra a 0ºC quedando incrustada y de esta forma se derrite 2,5g de hielo. Determina la rapidez inicial de la bala, considerando que todo el calor perdido por la bala es adsorbida por el hielo.



d) 3240 cal e) 6480 cal

21) Un cubo de hielo de 800g se encuentra a -10ºC y se coloca en un estanque con agua, la cual se encuentra a 0ºC. ¿Qué cantidad de agua se solidificará?

a) 25ºC b) 15ºC c) 10ºC

24) En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se tiene 50g de agua líquida a 100ºC. Si se colocan 30g de hielo a 0ºC, determina su temperatura de equilibrio.

d) 3240 cal e) 6480 cal

20) ¿Cuánto calor sería necesario extraerle a 36g de vapor de agua que está a 100ºC para condensarlo totalmente?



a) 79 b) 80 c) 82

a) 1 min b) 3 min c) 2,5 min

d) 4 min e) 4,5 min

27) Un cubo de hielo de 3,6 kg y una temperatura de -40ºC se coloca en un lago que se encuentra a 0ºC. Determina que cantidad de agua se solidificará. (PATM=105Pa)

a) 200 g b) 300 g c) 600 g



a) 100 g b) 200 g c) 300 g

d) 400 g e) 500 g

29) Determina el mínimo trabajo que se debe realizar para obtener 450g de agua frotando entre sí dos bloques idénticos de hielo a 0ºC .

a) 72 kJ b) 36 kJ c) 20 kJ

d) 18 kJ e) 160 kJ

30) ¿Cuántos cubos de hielo de 20g y 0ºC cada uno se deben echar en una taza de capacidad calorífica despreciable que contiene 0,18 litros de agua a 80ºC, para disminuir su temperatura hasta 10ºC?

d) 83 e) 84

26) Un kilogramo de hielo a 0ºC y 1atm de presión se coloca en un recipiente de capacidad calorífica despreciable, luego el conjunto se coloca a la hornilla de una cocina notando que se derrite al cabo de 2 minutos. Al cabo de qué tiempo después empezará a hervir el agua. Considera que la hornilla transfiere un flujo de calor uniforme.

28) ¿Cuántos gramos de hielo como máximo a -80ºC se fundirán en 1000g de agua a una temperatura de 60ºC?

a) 3 b) 5 c) 7

d) 8 e) 9

Nivel III 31) A aquel proceso que sufre una sustancia por lo cual cambia de estado; se le denomina:

a) Fusión b) Cambio de fase c) Vaporización d) Solidificación e) Condensación

32) En una recipiente con capacidad calorífica despreciable se tienen 500g de agua a 20ºC. Si se entregan 8 kcal, determina la temperatura final del agua.

a) 30ºC b) 36ºC c) 26ºC

d) 6ºC e) 16ºC

d) 900 g e) 1000 g

37

33) En un recipiente con C=0,8cal/ºC se tiene 50g de hielo a -10ºC. Si se agregan 258 caloriás de calor, ¿cuál será la temperatura final del sistema?

a) 2ºC b) 8ºC c) 0ºC

d) 6ºC e) 3ºC

39) Un recipiente con C=10 cal/ºC tiene 390g de agua a 40ºC y se mezcla con 200g de agua a 70ºC. Determina la Te del sistema.

a) 100 g b) 150 g c) 200 g

d) 250 g e) 300 g



a) 50ºC b) 52ºC c) 54ºC

d) 58ºC e) 59ºC

36) En un recipiente de C=0 cal/ºC se tiene 300 g de aceite a 50ºC y se vierte 400 g de aceite a 60ºC. Determina la Te del sistema, aproximadamente.

a) 58ºC b) 56ºC c) 54ºC

d) 52ºC e) 50ºC

37) Se tiene 200g de hielo a 10ºC al cual se le agrega 25 kcal. Determina la Te del sistema.

a) 5ºC b) 0ºC c) 10ºC

d) 40ºC e) 30ºC

38) Se tiene 10g de vapor de agua a 100ºC. Determina el calor que hay que quitarle para condensarlo completamente.

a) 5 kcal b) 5,2 kcal c) 5,4 kcal

38

d) 5,6 kcal e) 5,8 kcal

a) 0,25 b) 0,275 c) 0,35



a) 40 g b) 50 g c) 60 g

d) 80 g e) 100 g

42) Si se tiene 50g de hielo a 0ºC, determina la cantidad de calor necesario para fundirlo.

a) 2 kcal b) 3 kcal c) 4 kcal

d) 5 kcal e) 6 kcal

43) Se tiene 100g de hielo a -20ºC al cual se le agrega 10 kcal. Determina TF del sistema.

a) 5ºC b) 7,5ºC c) 10ºC



d) 12,5ºC e) 15ºC

a) 10,7 kcal b) 10,8 kcal c) 10,9 kcal

d) 11,2 kcal e) 12,3 kcal

45) ¿Cuánto calor debe de darse a 100g de hielo a -20ºC para fundirlo completamente?

a) 1 kcal b) 2 kcal c) 5 kcal

d) 8 kcal e) 9 kcal

46) Del problema anterior, ¿cuánto calor se le debió entregar para obtener agua a 100ºC?

d) 0,375 e) 0,45

41) En una sartén se tiene una mezcla de 450g de agua y aceite a 90ºC. Con la finalidad de bajar la temperatura se agrega 150g de agua a 30ºC. Determina la masa de aceite en la mezcla inicial si Te =75ºC (C sartén =25 cal/ºC, Ceaceite =0,5 cal/gºC).

35) Un recipiente con C=15 cal/ºC tiene 385g de agua a 50ºC y se mezclan con 100 g de agua a 70ºC. Determina la Te del sistema.

d) 61ºC e) 65ºC

40) En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se tiene 100gdeunasustanciadesconocida a 20ºC. Se introduce 50g de agua a 80ºC, alcanzándose una Te=60ºC. Determina el calor específico de la sustancia desconocida en cal/g ºC.

34) En un recipiente con 0,6 cal/ºC se tiene cierta masa de agua a 30ºC. Se agrega al sistema 2006 calorías de calor, llegando el sistema a 40º. Determina la masa de agua que se tenía.

a) 50ºC b) 53ºC c) 58ºC

44) Se tiene 20g de vapor de 110ºC. Determina el calor que hay que quitarle para condensarlo completamente.



a) 10 kcal b) 11 kcal c) 18 kcal

d) 19 kcal e) 21 kcal

47) Del problema “45”, ¿cuánto calor se le debe entregar para obtener vapor de agua a100ºC?

a) 54 kcal b) 56 kcal c) 57 kcal

d) 63 kcal e) 23 kcal

48) Del problema “45”, ¿cuánto calor se le debió haber entregado para obtener vapor a 120ºC?

a) 63 kcal b) 64 kcal c) 73 kcal

d) 74 kcal e) N.A.

49) En un recipiente de capacidad calorífica despreciable que contiene 100g de agua a 20ºC se vierten 500g de agua a 80ºC. Determina la temperatura de equilibrio.

a) 70ºC b) 60ºC c) 50ºC

d) 40ºC e) 30ºC

50) Se mezclan 400g de agua a 15ºC con 200g de agua a 45ºC. ¿Cuál será la temperatura final de la mezcla?

a) 20ºC b) 25ºC c) 30ºC

d) 35ºC e) N.A.