`` EJERCICIOS DE FÍSICA II ´´

CALORIMETRIA

CALOR: es la energía en tránsito (en movimiento) entre 2 cuerpos o sistemas, proveniente de la existencia de una diferencia de temperatura entre ellos.

Unidades de Cantidad de Calor (Q)

Las unidades de cantidad de calor (Q) son las mismas unidades de trabajo (T).

Sistema de Medida Sistema Técnico Sistema Internacional (S.I.) o M.K.S. Sistema C.G.S.

Unidad de Medida Kilográmetro (Kgm) Joule (J) Ergio (erg)

Hay otras unidades usadas como Caloría (cal), Kilocaloría (Kcal), British Termal Unit (BTU).

Caloría: es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua de 14,5 °C a 15,5 °C a la presión de 1 atmósfera (Presión normal).

Relación entre unidades

1 kgm = 9,8 J 1 J = 107 erg 1 kgm = 9,8.107 erg

1 cal = 4,186 J 1 kcal = 1000 cal = 10³ cal 1 BTU = 252 cal

Calor de combustión: es la razón entre la cantidad de calor (Q) que suministrada por determinada masa (m) de un combustible al ser quemada, y la masa considerada.

Q_c...calor de combustión (en cal/g)

Q_c = Q/m

Capacidad térmica de un cuerpo: es la relación entre la cantidad de calor (Q) recibida por un cuerpo y la variación de temperatura (Δt) que éste experimenta.

Además, la capacidad térmica es una característica de cada cuerpo y representa su capacidad de recibir o ceder calor variando su energía térmica.

C...capacidad térmica (en cal/°C)

Calor específico de un cuerpo: es la razón o cociente entre la capacidad térmica (C) de un cuerpo y la masa (m) de dicho cuerpo.

Además, en el calor específico se debe notar que es una característica propia de las sustancias que constituye el cuerpo, en tanto que la capacidad térmica (C) depende de la masa (m) y de la sustancia que constituye el cuerpo.

C...calor específico (en cal/g.°C)

También, debemos notar que el calor específico de una sustancia varía con la temperatura, aumentando cuando está aumenta; pero en nuestro curso consideraremos que no varía

El calor específico del agua es la excepción a está regla, pues disminuye cuando la temperatura aumenta en el intervalo de 0 °C a 35 °C y crece cuando la temperatura es superior a 35 °C.

En nuestro curso consideraremos el calor específico (c) del agua "constante" en el intervalo de 0 °C a 100 °C y es igual a 1 cal / g _x °C

Tabla del calor específico de algunas sustancias

C agua = 1 cal/g.°C C hielo = 0,5 cal/g.°C C aire = 0,24 cal/g.°C C aluminio = 0,217 cal/g.°C C plomo = 0,03 cal/g.°C

C hierro = 0,114 cal/g.°C C latón = 0,094 cal/g.°C C mercurio = 0,033 cal/g.°C C cobre = 0,092 cal/g.°C C plata = 0,056 cal/g.°C

Ecuación fundamental de la calorimetría

Q... cantidad de calor

m... masa del cuerpo

c... calor específico del cuerpo

Δt... variación de temperatura

1- El calor de combustión de la leña es 4*10³ cal /g. ¿Cuál es la cantidad de leña que debemos quemar para obtener 12*10⁷ cal?.

2- El calor de combustión de la nafta es 11*10³ cal /g. ¿Cuál es la masa de nafta que debemos quemar para obtener 40*10⁷ cal?.

3- Para calentar 800 g de una sustancia de 0 °C a 60° °C fueron necesarias 4.000 cal. Determine el calor específico y la capacidad térmica de la sustancia.

4- Para calentar 2.000 g de una sustancia desde 10 °C hasta 80° °C fueron necesarias 12.000 cal. Determine el calor específico y la capacidad térmica de la sustancia.

5- ¿Cuál es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 200 g de cobre de 10 °C a 80 °C?. Considere el calor específico del cobre igual a 0,093 cal /g °C.

6.- ¿Qué cantidad de calor deben perder 5 kg de agua a 0 ºC para que se congele? Dato: 

CAUDAL Y VELOCIDAD DE UN FLUIDO

. Calcular la velocidad (V) del agua utilizando la siguiente fórmula:

V = L / T

CAUDAL O GASTO

Q= VX A

Donde:

Q= caudal (m^3/Seg)

A= Area (m²)

V= Velocidad (m/Seg)

EJERCICIOS

1.- El agua al interior de una manguera se comporta aproximadamente como un fluidoideal. Consideremos una manguera de 2 cm de diámetro interno, por la que fluyeagua a 0.5 m/

a)¿Cuál es el gasto de agua que sale de la manguera?

2.- Por una tubería horizontal de 20 mm de diámetro interno circula un fluido con una velocidad de 3 m/s.

a) Calcula el caudal.