EJERCICIOS

EJERCICIOS DE CÁLCULO DEL CALOR

1.     Determina la capacidad calorífica de un cuerpo sabiendo que cuando desprende 5 KJ de calor, su temperatura disminuye 1.85 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 3 kg, determina, además, la capacidad calorífica de la sustancia que lo compone.

Solución

Datos:

Calor extraído del cuerpo: Q = - 5 KJ = - 5·103 J (El signo negativo indica que el calor se transfiere desde el cuerpo al entorno)

Aumento de temperatura: ∆T = -1.85 k

Masa del cuerpo: m = 3 kg

Resolución:

Aplicando la expresión para la capacidad calorífica del cuerpo, nos queda:

C=QΔT=−5⋅103−1.85=2702.7 J/k

Por otro lado, la capacidad calorífica nos permite entender cómo se comporta la sustancia térmicamente, independientemente de la cantidad de masa que tenga:

c=Cm=2702.73=900.9 J/k⋅kg

2.      Determina el calor suministrado a una barra de 320 g de hierro que aumenta su temperatura de 45 ºC a 84 ºC. Expresa el resultado en calorías.

Dato: Calor específico del hierro c = 449 J/kg·K

Solución

Datos:

Masa del cuerpo: m = 320 g = 0.32 kg

Temperatura inicial: Ti = 45 ºC = 45 + 273.15 K = 318.15 K

Temperatura final: Tf = 84 ºC = 84 + 273.15 K = 357.15 K

Calor específico del hierro: c = 449 J/kg·K

Resolución:

En primer lugar, el incremento de temperatura ∆T viene determinado por la diferencia entre temperatura inicial y temperatura final:

ΔT=Tf−Ti=357.15−318.15=39 KΔT=Tf−Ti=84−45=39 ºCΔT=39 K = 39 ºC

Observa que, al tratarse de una diferencia, el valor obtenido es independiente de si consideramos ºC o K.

Finalmente, aplicamos la ecuación fundamental de la terminología:

Q=m⋅c⋅ΔT=0.32⋅449⋅39=5603.52 J

La relación entre Julios y calorías es 1 cal = 4.184 J

5603.52 J=5603.52 J⋅1 cal4.184 J=1339.27cal