Guía Nº 1: Repaso de Calorimetría
Ejercicio nº 1
Una caldera de vapor es de acero, tiene una masa de 400 kg y contiene 200 kg de agua. Suponiendo que solo el 70% del calor comunicado se emplea en calentar la caldera y el agua, hallar la cantidad de calorías necesarias para elevar la temperatura del conjunto de 5ºC a 85 ºC, el Ce del acero es 0,11.
R: 27,9 10³ kcal
Ejercicio nº 2
El petróleo utilizado en un horno tiene un poder calorífico de 5 kcal/kg. Suponiendo que solo se aprovecha el 70 % del calor desprendido en su combustión, hallar la cantidad de combustible necesaria para calentar 500 g de agua de 10ºC a 80ºC.
R: 10 kg
Ejercicio nº 3
Un calorímetro de 55 gr de cobre contiene 250 gr de agua a 18ºC. Se introducen en él 75 gr de una aleación a una temperatura de 100ºC, y la temperatura resultante es de 20,4 ºC. Hallar el Ce de la aleación. (Ce del cobre = 0,093).
R: 0,102 cal/gr.ºC
Ejercicio nº 4
Calcular en el problema anterior, usando ahora la misma cantidad de agua a 80ºC y la misma aleación a 10 ºC, la temperatura final.
R: 77,9 ºC
Leyes de los gases
Ejercicio nº 5
Una masa de gas que ocupa un volumen de 180 lt disminuye su presión a temperatura constante de 795 mm a 755 mm de Hg, calcular su volumen final.
R: 189,5 lt
Ejercicio nº 6
Se llena un recipiente de 5lt con aire a una presión de 1 at. Si se comprime el aire a 10 at isotérmicamente cuál será el volumen del recipiente que se puede usar.
R:0,5 lt
Ejercicio nº 7
Se han tomado las siguientes mediciones experimentales sin cambiar la temperatura de un determinado gas. Graficar la ley correspondiente. ¿Cómo se llama geométricamente y físicamente la curva obtenida? ¿ Cuál es el significado físico de la forma de éstas curvas?
R:0,5 lt
Ejercicio nº 8
Una masa de hidrógeno ocupa 500 cm³ en condiciones normales. ¿Qué variación de volumen se produce si se la comprime isotérmicamente hasta una presión de 4,5 at?
R:388,9 cm³
Ejercicio nº 11
Un gas ocupa 6 dm³ a 0ºC y 4 at. Cuál será su presión a 547ºK, si ocupa un volumen de 8 dm³.
R: 6 at
Ejercicio nº 9
Una masa de cloro ocupa un volumen de 600 cm³ a 0ºC. ¿Qué volumen ocupará si se calienta isobáricamente hasta 106ºC?
R: 833 cm³
Ejercicio nº 12
A cuántas atmósferas de presión se debe someter un determinado gas que ocupa un volumen “x” a 1 at. y -20 ºC, para que se comprima hasta ocupar la mitad de su volumen inicial a una temperatura de 40 ºC.
R: 2,47 at.
Ejercicio nº 10
Una masa de nitrógeno, a 20ºC y a 2 at de presión ocupa un volumen de 800 cm³ ¿Qué variación de volumen se producirá al calentarla isobáricamente hasta 156,6ºc? ¿Qué variación de presión se produciría si el gas se calentara hasta esa temperatura pero a volumen constante?
R: 372,9cm³; 0,93at
Ejercicio nº 13
Un recipiente lleno de aire a 0ºC y 760 mm Hg tiene una válvula de seguridad de 5 cm² de sección, cargada con una pesa de 10 kg . A qué temperatura se abre la válvula.
R: 528,6 ºK
Ejercicio nº 14
Indicar qué clase de transformación se representa en cada caso; y en cuál existe algún error.
Ejercicio nº 15
30 lt de aire son colocados en un compresor a una p = 6 at a temp. ambiente de 20 ºC; la máquina se calienta a 150 ºC ;¿a qué presión queda el aire?. Suponiendo ahora que el aire pueda expandirse en el compresor isotérmicamente para recuperar la p. inicial ; ¿qué volumen de aire tendría que sacarse?
R: 8,66 at. ; 13,3 lt.
Ejercicio nº 16
Un recipiente de vidrio está hecho para resistir 5 at de presión. Se lo llena de aire a una p=1at y a una Tº=20ºC. Calcular hasta qué temperatura se lo podría calentar sin que se rompa dicho recipiente (suponiendo que el vidrio no se funde).
R: 1192 ºC
Ejercicio nº 17
Se infla un globo con 3 lt de aire a 20 ºC a presión normal. Si se lo lleva a un lugar alto donde la presión atmosférica es de 700 mmHg y la Tº=10ºC; ¿el globo se infla o se desinfla? (aumenta o disminuye su vol.)
R: ΔV = 0,14 lt.
Ejercicio nº 18
Un gas sometido a una presión de 500 cm Hg a una Tº = 50 ºC ocupa un volumen de 2 lt. Si su presión se baja a 0,2 at y su Tº aumenta a 150 ºC,¿ qué volumen ocupará?
R: 86,15 lt
Ejercicio nº 19
Un gas se encuentra a 80ºC a una presión de 5at con un volumen de 20lt; se lo expande isotérmicamente aumentando su vol. a 30lt; luego se lo comprime isobáricamente hasta que su temperatura baja a 50ºK. Graficar las transformaciones con todos los valores correspondientes de P, V, T.
R: 3,3 at.; 4,24 lt
Trabajo mecánico
Ejercicio nº 20
Ejercicio nº 21
Si en la isoterma B del gráfico anterior el gas comienza con una presión de 3 at. y se descomprime hasta triplicar su volumen; en este caso cuál es el trabajo realizado por el gas.
R:13,18 lt-at ; 1335 4 J
Ejercicio nº 22
Repetir el cálculo anterior con la isoterma A si el gas comienza ocupando un volumen de 4lt y se comprime hasta alcanzar una presión de 5at; cuál es el volumen que ocupa en este caso.
R: 2,4 lt, -6,12 lt-at
Hallar el trabajo realizado en la transformación A-B y el volumen en B para las siguientes temperaturas:TA=300ºK; TB=600ºK
R: 4lt ; 607,8J
Ejercicio nº 23
Hallar el trabajo que hay que suministrar a un gas para comprimirlo desde un vol. de 30 lt a 1at hasta un vol. de 3lt, permaneciendo la temperatura cte.
R: -6990 J