Unidad III:
1.
Contestar en el cuaderno los ejercicios teóricos de 1 al 20. Páginas 73 y 74.
1) Porque el agua en la piel se evapora, y la evaporación requiere energía. Esta energía se toma del
cuerpo en forma de calor, provocando una sensación de enfriamiento.
2) Es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 °C.
3) Es igual a 1000 calorías. Se usa comúnmente para medir el contenido energético de los
alimentos.
4) Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 libra de agua en 1 °F. Se usa en
sistemas de climatización.
5) En el SI se mide en Joules (J). También se usan calorías (cal) y BTU en contextos específicos.
6) Es la relación entre energía mecánica y calor. 1 caloría equivale aproximadamente a 4.184
Joules.
7) Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una cierta masa de sustancia en
1 °C.
Fórmula: 𝐶 =
Unidades: J/°C o cal/°C
8) Es el calor necesario para elevar 1 g de sustancia en 1 °C.
Fórmula: 𝑐 =
⋅
Unidades: J/(g·°C) o cal/(g·°C)
9) Cuando dos cuerpos a diferente temperatura se ponen en contacto, intercambian calor hasta
alcanzar la misma temperatura.
10) Es un instrumento que permite medir el calor intercambiado en procesos físicos o químicos,
como mezclas o reacciones.
11) Conservación de la energía: el calor perdido por un cuerpo es igual al ganado por otro.
Equilibrio térmico: se alcanza una temperatura común.
Aislamiento: el sistema debe estar aislado para evitar pérdidas de calor.
12) Es la temperatura a la cual una sustancia pasa de sólido a líquido, manteniéndose constante
durante el cambio de estado.
13) Es la cantidad de calor necesaria para fundir completamente una sustancia sin cambiar su
temperatura.
14) Es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido iguala la presión atmosférica,
permitiendo que el líquido se transforme en gas. Para el agua, es 100 °C a nivel del mar.
15) Calor necesario para convertir una unidad de masa de líquido en gas sin variar la temperatura.
16) Cambio directo de sólido a gas sin pasar por líquido.
17) Cambio directo de gas a sólido sin pasar por líquido.
18) La vaporización puede ocurrir de dos maneras:
Evaporación: en la superficie, a cualquier temperatura.
Ebullición: en todo el volumen, a temperatura específica.
19) Cambio de gas a líquido al perder energía térmica.
20) Energía liberada al quemar completamente una sustancia en presencia de oxígeno.
2. Haga una ficha con la tabla de los calores específicos de varias sustancias.
Sustancia
Calor específico, c (J/kg·°C)
Agua
4 186
Hielo
2 090
Vapor de agua
2 010
3.
Aluminio
900
Cobre
385
Hierro
450
Acero
460
Plomo
130
Plata
235
Oro
129
Mercurio
140
Vidrio
840
Madera (promedio)
1 700
Aire (a presión atm.)
1 005
Resuelve los ejercicios del 1 a 5 dejando evidencia de sus procedimientos de lo contrario no serán
tomados en cuenta. Página 74.
1) Para calentar 800 g de una substancia de 0 °C a 60 °C fueron necesarias 4,000 cal. Determine el
calor específico y la capacidad calorífica de la substancia. R/ 0.83 cal/g·°C y 5 cal/°C
Solución:
Datos
𝑚 = 800 𝑔
𝑄 = 4 000 𝑐𝑎𝑙
𝑡 = 0 °𝐶
𝑡 = 60 °𝐶
𝛥𝑡 = 60 °𝐶
𝑄 = 𝑚 · 𝑐 · 𝛥𝑡
𝑄
𝑐 =
𝑚 · 𝛥𝑡
4000
𝑐 =
= 0.083 𝑐𝑎𝑙/𝑔 · °𝐶
800 · 60
𝐶 = 𝑚·𝑐
𝐶 = (800)(0.083)
𝐶 = 66.4 𝑐𝑎𝑙/°𝐶
R//: El calor específico de la sustancia es 0.083 𝑐𝑎𝑙/𝑔 · °𝐶 y
la capacidad calorífica de la sustancia es 66.4 𝑐𝑎𝑙/°𝐶.
2) ¿Qué cantidad de calor se requiere para cambiar la temperatura de 200 g de plomo de 20 a
100 °C? Exprese su respuesta en Joule, en calorías y en BTU. R/ 2080 J, 496 cal y 1.97 BTU
Solución:
Datos
𝑚 = 200 𝑔
𝑡₀ = 20 °𝐶
𝑡 = 100 °𝐶
𝛥𝑡 = 80 °𝐶
𝑐 = 0.031 𝑐𝑎𝑙/𝑔 · °𝐶
𝑄 = 𝑚 · 𝑐 · 𝛥𝑡
𝑄 = (200)(0.031)(80) = 496 𝑐𝑎𝑙
Conversión a J
1 𝑐𝑎𝑙 = 4.186 𝐽
𝑄 = 496 × 4.186
𝑄 = 2 076.256 𝐽 ≈ 2 080 𝐽
Conversión a BTU
1 𝐵𝑇𝑈 = 252 𝑐𝑎𝑙
496
252
𝑄 = 1.97 𝐵𝑇𝑈
R//: requiere 496 𝑐𝑎𝑙.
𝑄 =
3) ¿Qué cantidad de calor se libera cuando 40 lb de cobre se enfrían de 78 a 32 grados Fahrenheit?
R/ 171.12 BTU
Solución:
Datos
𝑚 = 40 𝑙𝑏
𝑡₀ = 78 °𝐹
𝑡 = 32 °𝐹
𝛥𝑡 = 46 °𝐹
𝑐 (𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒) = 0.093 𝐵𝑇𝑈/
𝑙𝑏 · °𝐹
𝑄 = 𝑚 · 𝑐 · 𝛥𝑡
𝑄 = (40)(0.093)(46)
𝑄 = (40)(4.278)
𝑄 = 171.12 𝐵𝑇𝑈
R//: se liberan 171.12 𝐵𝑇𝑈.
4) Para calentar 2.0 g de una substancia desde 10 °C hasta 80 °C fueron necesarias 12,000 cal.
Determine el calor específico y la capacidad térmica de la substancia. R/ 0.086 cal/g·°C y 6
cal/°C
Solución:
Datos
𝑚 = 2.0 𝑔
𝑄 = 12 000 𝑐𝑎𝑙
𝑡₀ = 10 °𝐶
𝑡 = 80 °𝐶
𝛥𝑡 = 70 °𝐶
𝑄 = 𝑚 · 𝑐 · 𝛥𝑡
𝑄
12,000
𝑐=
=
= 85.714𝑐𝑎𝑙/𝑔°𝐶
𝑚 ⋅ 𝛥𝑇
2 ⋅ 70
𝐶 = 𝑚 ⋅ 𝑐 = 2.0(85.714) = 171.428𝑐𝑎𝑙/°𝐶
R//: el calor especifico es de 85.714𝑐𝑎𝑙/𝑔°𝐶 y la capacidad
térmica es de 171.428𝑐𝑎𝑙/°𝐶
5) ¿Cuál es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 200 g de cobre de 10 °C a
80 °C? R/ 1302 cal
Solución:
Datos
𝑚 = 200 𝑔
𝑇 = 10 𝐶
𝑇 = 80 𝐶
𝛥𝑇 = 80 − 10 = 70 𝐶
Calor especí ico del cobre
(en sistema métrico):
𝑐 ≈ 0.093 𝑐𝑎𝑙/𝑔 ⋅∘ 𝐶
𝑄 = 𝑚 · 𝑐 · 𝛥𝑡
𝑄 = 200 ⋅ (0.093) ⋅ 70
𝑄 = 200 ⋅ 6.51 = 1302𝑐𝑎𝑙
R//: la cantidad de calor necesaria es de 1302𝑐𝑎𝑙
0
