Calor y Primer Principio de la Termodinámica

Un calorímetro contiene agua y dentro de ella un recipiente con 20 cm³ de agua. El equivalente en agua del calorímetro, accesorios y agua que contiene, excepción hecha de la masa m, es de M=400 g. Se pone el recipiente, por medio de un estrecho tubo, en comunicación con un recinto vacío, y así el agua que contiene se vaporiza lentamente, bajando la temperatura del calorímetro. Se hacen dos experimentos: en el primero la temperatura pasa de t₁=55.1 ^oC a t₂=26.5 ^oC y en el segundo de t´₁=40 ^oC a t´₂=10.8 ^oC. No hay pérdidas. Suponiendo que el calor latente de vaporización viene expresado por la fórmula L=a-bt, calcular a y b. Calor específico del agua:c= 1 cal/g ^oC.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

¿Cuánto calor es necesario suministrar para calentar a la presión atmosférica 1 kg de hielo a -20 ^oC hasta que todo el hielo se convierta en vapor? Calor específico del hielo a presión constante c_h=2.05 kJ/kgK; calor específico del agua a presión constante c_a=4.18 kJ/kgK; calor latente de fusión del hielo L_f=333.5 kJ/kg; calor latente de vaporización del agua L_v=2257 kJ/kg.

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

¿Qué peso de vapor de agua a 100 ^oC debe inyectarse en un recipiente metálico de 30 kg de peso que contiene 100 kg de hielo a -20 ^oC para ponerlo a la temperatura de 25 ^oC, sabiendo que previamente se añadieron 15 kg de agua a 100 ^oC? ¿En qué condiciones térmicas se encontraba el baño cuando se empezó a inyectar el vapor? Calor específico del metal: 0.2 cal/g ^oC; calor específico del hielo: 0.5 cal/g ^oC; calor específico del agua: 1 cal/g ^oC; calor de fusión del hielo: 80 cal/g; calor de vaporización del agua: 537 cal/g.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Representar la variación de temperatura en función de la energía que se transfiere en forma de calor a una masa de 1 g de agua helada a -30 ºC hasta convertirla en vapor a 120 ºC. En el mismo proceso, cómo sería la gráfica correspondiente a la energía interna en función de esta energía suministrada. Calor específico del hielo 2090 Jkg^-1K^-1; calor específico del agua líquida 4190 Jkg^-1K^-1; calor específico del vapor 2010 Jkg^-1K^-1; calor latente de fusión 3.33•10⁵ Jkg^-1; calor latente de vaporización 2.26•10⁶ Jkg^-1.

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

600 g de perdigones de plomo se calientan a 100 ^oC y se colocan en un bote de aluminio de 200 g de masa que contiene 500 g de agua inicialmente a 17.3 ^oC. El calor específico del aluminio del bote es 0.900 kJ/kgK. La temperatura final del sistema es de 20.0 ^oC. ¿Cuál es el calor específico del plomo? Calor específico del agua: 4.18 kJ/kgK.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Cuando un gas se expande adiabáticamente, realiza trabajo sobre su entorno, pero si no hay aporte de calor al gas, ¿de dónde proviene la energía?

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Un sistema está compuesto por 3 kg de agua a 80 ^oC. Sobre él se realiza un trabajo de 25 kJ agitándolo con una rueda de paletas, al mismo tiempo que se le extraen 15 kcal de calor. a) ¿Cuál es la variación de la energía interna del sistema? b) ¿Cuál es su temperatura final?

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Las temperaturas más altas y más bajas registradas en los Estados Unidos han sido 134 ^oF (California 1913) y -80 ^oF (Alaska, 1971). Expresar estas temperaturas en la escala Celsius

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Uno de los extremos de una barra cilíndrica de aluminio de 2 cm de radio y 60 cm de longitud se mantiene a una temperatura constante de 100 ^oC y el otro extremo se mantiene a temperatura constante de 0 ^oC y su superficie se aísla de modo que las pérdidas de calor a lo largo de la barra sean despreciables. Calcular: a) la resistencia térmica de la barra; b) el flujo de energía térmica por conducción ó corriente térmica; c) el gradiente de temperatura y d) la temperatura a 25 cm del extremo caliente . (Conductividad térmica del aluminio: k=237 W/m K).

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

¿A qué temperatura se tiene el mismo valor en las escalas Farenheit y Celsius?

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.