Problemas de Física 1_Semana 2

Programa de Formación Regular

Prof. Juan Carlos Grande

01. Determine la temperatura resultante   cuando se mezclan 150  de hielo a 0°  con 300  de agua

a 50 ° . 02. La cabeza de un martillo de 1.20 kg tiene una rapidez de 7.5 m/s

 justo antes de golpear un clavo (figura) y se lleva al reposo. Estime el aumento de temperatura de un clavo de hierro de 14 g generado por 10 de tales golpes de martillo efectuados en rápida sucesión. Suponga que el clavo absorbe toda la energía. 03. Un cubo de hielo de 35 g en su punto de fusión se deja caer en un

contenedor aislado de nitrógeno líquido. ¿Cuánto nitrógeno se evapora evapora si está en su punto de ebullición de 77 K y tiene tiene un calor latente de de vaporización de 200 kJ/kg? kJ/kg? Por simplicidad, suponga que el calor específico del hielo es una constante y es igual a su valor cerca de su punto de fusión. 04. En la escena de un crimen, el investigador forense nota que la bala de plomo de 7.2 g que se detuvo

en el marco de una puerta aparentemente se fundió por completo en el i mpacto. Si se supone que la bala se disparó a temperatura ambiente (20°C), ¿cuánto calcula el investigador que fue la velocidad mínima de salida de la boquilla del arma? 05. Una cocina solar consiste de una superficie reflectora curva que

concentra la luz solar en el objeto a calentar (figura). La potencia solar por unidad de área que llega a la superficie de la Tierra en la ubicación 2

es 600 W/m . La cocina da cara al Sol y tiene un diámetro de cara de 0.600 m. Suponga que 40.0% de la energía incidente se transfiere a 0.500 L de agua en un contenedor abierto, inicialmente a 20.0°C. ¿Durante qué intervalo de tiempo el agua hierve por completo? (Ignore la capacidad térmica del contenedor.) 06. Un frasquito de vidrio (capacidad calorífica = 2800 J/kg.K) con masa de 6.0 g que contiene una

muestra de 16.0 g de una enzi ma con capacidad calorífica de 2250 J/kg.K se enfría en un baño de hielo que contiene agua y 0.120 kg de hielo. ¿Cuánto hielo se derrite para enfriar la muestra, desde la temperatura ambiente (19.5 °C) hasta la temperatura del baño de hielo? 07. Usted enfría un trozo de hierro al rojo vivo (temperatura de 745 °C) dejándolo caer en una taza aislada con masa insignificante, que contiene 75.0 g de agua a 20.0 °C. Suponiendo que no hay inter-

cambio de calor con los alrededores, a) ¿cuál será la temperatura final del agua y b) cuál será la masa final del hierro y del agua que quede? 08. La capacidad calorífica molar de cierta sustancia varía con la   temperatura, según la ecuación

empírica:

 = 29.5  ∙  2 ) 29.5 / ∙  + (8.20 .20 × 10−3 / ¿Cuánto calor se necesita para para calentar 3.00 mol de la sustancia de 27 °C a 227 °C? (Sugerencia: use la ecuación en la forma dQ = nC dT e integre.) 09. Un calorímetro de cobre con masa de 0.446 kg contiene 0.0950 kg de hielo. El sistema está

inicialmente a 0.0 °C. a) Si a la lata se agregan 0.0350 kg de vapor de agua a 100 °C y 1.00 atm de presión, ¿qué temperatura final alcanzará la lata del calorímetro y su contenido? b) A la temperatura final, ¿cuántos kilogramos habrá de hielo, cuántos  de agua líquida y cuántos de vapor?

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10. En un recipiente de masa despreciable, se agregan 0.0400 kg de vapor de agua a 100 °C y presión

atmosférica a 0.200 kg de agua a 50.0 °C. a) Si no se transfiere calor con el entorno, ¿qué temperatura final alcanzará el sistema? b) A la temperatura final, ¿cuántos kilogramos hay de vapor

de agua y cuántos de agua líquida?