2. ¿Qué cantidad de calor liberó una masa de cobre de 25 g, si su temperatura disminuyó de 120 °C a 35 °C?
Q es la cantidad de calor en julios (J)
m es la masa en gramos (g)
c es la capacidad calorífica del cobre (0.385 J/g°C)
ΔT es el cambio de temperatura en grados Celsius (°C)
En este caso, la masa de cobre es de 25 g, la capacidad calorífica del cobre es de 0.385 J/g°C, y el cambio de temperatura es de 120 °C a 35 °C.
Sustituyendo los valores en la fórmula, tenemos:
Q = 25 g * 0.385 J/g°C * (35 °C - 120 °C)
Calculando la resta dentro del paréntesis, obtenemos:
Q = 25 g * 0.385 J/g°C * (-85 °C)
Finalmente, calculamos el producto de los valores:
Q = -813.75 J
Por lo tanto, la cantidad de calor liberada por la masa de cobre es de -813.75 J.
3. ¿Qué cantidad de calor intercambiaron un pedazo de 30 g de plomo a 150 °C y los 5 L de agua a 22 °C a los que se añadió el metal caliente? ¿Cuál fue la temperatura de ambas sustancias al llegar al equilibrio térmico?
Q es la cantidad de calor intercambiada (en julios).
m es la masa del material (en kg).
c es la capacidad calorífica específica del material (en J/g°C para el plomo y J/g°C para el agua).
ΔT es el cambio de temperatura (en °C).
Calculamos la cantidad de calor que pierde el plomo y gana el agua. Después, igualamos estas cantidades para encontrar la temperatura final.
► Para el plomo:
m = 30 g = 0,03 kg
c para el plomo = 0,128 J/g°C
T1 = 150 °C
Tf (temperatura final)
► Para el agua:
m = 5000 g = 5 kg (ya que 1 L de agua tiene una masa de 1000 g)
c para el agua = 4,18 J/g°C
T1 = 22 °C
Tf (temperatura final)
La cantidad de calor perdida por el plomo es igual a la cantidad de calor ganada por el agua:
30 g × 0,128 J/g°C × (Tf − 150 °C) = 5000 g × 4,18 J/g°C × (22 °C−Tf)
3,84 × (Tf − 150 °C) = 20.900 × (22 °C−Tf)
Tf = 22,1 °C
4. ¿Cuánto calor se requiere para aumentar la temperatura de 100 gramos de aire seco de 15 °C a 35 °C? Realiza el cálculo en J/(g°C).
Q es la cantidad de calor (en julios),
m es la masa de la muestra (en gramos)
c es la capacidad calorífica (en J/(g°C)) del material
ΔT es el cambio en la temperatura (en grados Celsius).
Entonces ahora solo nos queda sustituir estos valores en la fórmula:
Q = ( 100g ) ( 1.005 J / ( g°C )) (20 ° C)
Q = 100 x 1.005 x 20
Q = 2010 J
∴ se requieren en 2010 J de calor para aumentar la temperatura de 100 gramos de aire seco de 15 °C a 35 °C
5. Se enfría un vidrio de 150 gramos desde 70 °C hasta 20 °C. Calcula la cantidad de calor que el vidrio libera durante este proceso. Emplea la capacidad calorífica del vidrio en J/(g°C).
- \( Q \) es la cantidad de calor en julios (J)
- \( m \) es la masa del vidrio en gramos (g), que en este caso es 150 g
- \( c \) es la capacidad calorífica del vidrio en J/(g°C)
- \( \Delta T \) es el cambio de temperatura en grados Celsius (°C), que es \( 70 °C - 20 °C = 50 °C \)
Sustituyendo los valores conocidos, obtenemos:
\[ Q = 150 g \times c \times 50 °C \]