La Física & Química en 4º de Secundaria (El Blog de Chema): Física

jueves, 25 de enero de 2018

Ejercicio de Examen

2) Queremos transformar 50 gramos de hielo a -10 ^oC a vapor de agua a 140 ^oC. Obtener el resultado en Kj.

DATOS:

masa = 50 g

c_eagua = 4180 J/Kg . K ;

c_ehielo = 0,5 cal / g . K

c_evaporagua = 1960 J / kg . ^oC

Calor latente de fusión del agua(L_f) = 334 . 10³ J/Kg

Calor latente de vaporización del(L_v) agua = 540 cal/g

Problema de examen

1) Se tiene un recipiente que contiene 3 litros de agua a 20 ºC. Se añaden 2 litros de agua a 60 ºC. Calcular la temperatura de la mezcla.

DATO: c_eagua = 4180 J / kg . K

1 L Agua = 1 Kg Agua ; 1 L = 1 dm³ dagua = 1000 Kg /m³

d= m/v ; magua = dagua . Vagua

m_agua1 = 1000 Kg / m³ . 3 L = 1000 Kg/m³ . 1 m³/1000 dm³ . 1 L=

= 1000 Kg /dm³ . 3 L . 1 dm³ / 1 L = 3000 Kg

m_agua2 = 1000 Kg/dm³ . 2 L . 1 dm³ / 1 L = 2000 Kg

El agua que está a mayor temperatura cederá calor a la que está a menor temperatura provocando un aumento de la temperatura en esta última agua y una disminución de la temperatura en la primera hasta que se llega a una temperatura estable llamada TEMPERATURA DE EQUILIBRIO.

Por el Principio de Conservación de la Energía (P.C.E), se cumple:

Qganado + Qcedido = 0

Qganado

= - Qcedido

Q_ganado = 3000 Kg . 4180 J/Kg.^oC . ( te – 20)^oC Q_cedido = m₂ . ce . (te – 60)

Si nos vamos a (1):

3000 Kg. 4180 J/Kg.^oC(te – 20)^oC= - 2000 Kg . 4180 J/Kg.^oC (te-60)^oC

3000 (te – 20) = - 2000 (te – 60)

3000 te – 60000 = - 2000 te + 120000

5000 te = 180000 ; te = 180000 / 5000

= 36 ^oC

miércoles, 24 de enero de 2018

EJERCICIO DE EXAMEN

Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcula el empuje que sufre y la fuerza resultante. Datos: Densidad del acero 7,9 g/cm³
El empuje viene dado por E = d_agua· V_sumergido· g la densidad del agua se da por conocida (1000 kg/m³), nos queda calcular el volumen sumergido, en este caso es el de la bola. Utilizando el volumen de una esfera: V = 4/3 p R³ = 4/3 p 0,05³ = 5,236 · 10^-4 m³ por tanto el empuje quedará:
E = d_agua·V_sumergido·g = 1000 · 5,236 · 10^-4· 9,8 = 5,131 N
Sobre la bola actúa el empuje hacia arriba y su propio peso hacia abajo, la fuerza resultante será la resta de ambas. El empuje ya lo tenemos, calculamos ahora el peso P = m · g, nos hace falta previamente la masa de la bola, ésta se calcula con su densidad y el volumen (la densidad del acero debe estar en S.I.).
d_acero = 7,9 g/cm³ = 7900 kg/m³ m = d_acero · V = 7900 · 5,234 · 10^-4 = 4,135 kg
P = m · g = 4,135 · 9,8 = 40,52 N
Como vemos el peso es mucho mayor que el empuje, la fuerza resultante será P - E = 35,39 N hacia abajo y la bola se irá al fondo.