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C

Introducimos 200 g de cobre a 150 °C en un calorí- — De esta expresión despejamos t:
c m t −
(
t) =
c m t −
(
t )
b
a
b
a
a
metro que contiene medio litro de agua a 20 °C. Cal- c m t − c m t = b c m t − c m t
a
a a
b
a
b
cula la temperatura de equilibrio térmico del sistema. c m t − a t) = c m t − t ) b b b b
(
(
a
a
b
b
b
a
c m t + c m t = c m t + c m t
a
b
a
a a
b
a
b b
−1
−1
(Calor específico del cobre, c = 385 J ∙ kg ∙ °C ) c m t − b c m t = c m t − c m t
a a a a a a b b b b b b
— Justifica que el resultado es coherente con los c m t + c m t =(c m + c m b t
b b
b
b
a
a a
a
a
c m t +
c m t
c m t +
c m t =
b b
b
a
datos iniciales. a a a c m t + c m t a b b
b
b b
t = c m t+
Solución c m t a b a a =(c m + c m b t
a
b
a a
a
a
b b
c m + c m
a
a
b
b
c m t + c m t
b
a a
Datos: t = a c m + c m b b
Cobre Agua a a b b
— Sustituimos los datos en la expresión anterior:
-1
o
o
-1
c = 385 J ∙ kg ∙ C -1 c = 4 180 J ∙ kg ∙ C -1
a b
o
o
t = 150 C t = 20 C 385 J ⋅kg ⋅ °C ⋅ 0,200 kg ⋅ 150 °C +4180 J ⋅kg ⋅ °C ⋅ 0,500 kg ⋅ 20 °C
−1
−1
−1
−1
a b
t =
−1
−1
m = 200g = 0,200 kg m = 0,500 L = 0,500 kg 385 J ⋅kg ⋅°C ⋅ 0,200 kg +4180 J ⋅kg ⋅°C ⋅ 0,500 kg
−1
−1
a b
−1
−1
−1
−1
385 J ⋅kg ⋅ °C ⋅ 0,200 kg ⋅ 150 °C +4180 J ⋅kg ⋅ °C ⋅ 0,500 kg ⋅ 20 °C
Temperatura de equilibrio, t: desconocida t = 385 J ⋅kg ⋅°C ⋅ 0,200 kg +4180 J ⋅kg ⋅°C ⋅ 0,500 kg
t =24,6 °C
−1
−1
−1
−1
— Se pide la temperatura de equilibrio térmico del Respuesta
sistema. Esta temperatura indica el final de flujo t =24,6 °C
neto de calor entre las dos sustancias. — La temperatura de equilibrio es de 24,6 °C.
— El resultado es coherente porque la temperatura
— En el equilibrio térmico, el calor cedido y el calor de equilibrio es intermedia entre la que tenía el
absorbido deben ser iguales. metal, 150 °C, y la del agua, 20 °C.
• Calor cedido por el cobre: Q = c m (t − t) Además, esta temperatura es más cercana a la
a a a a
del agua, ya que ésta tiene mayor calor especí-
• Calor absorbido por el agua: Q = c m (t − t )
b b b b
fico que el cobre y hemos colocado más agua
• En el equilibrio: Q = Q
a b en el calorímetro.
5. Razona si es posible la siguiente experiencia: 9. Un calorímetro contiene 1 kg de agua a 10 °C. Al
introducir 0,5 kg de cierta sustancia a 25 °C den-
Después de introducir en un calorímetro agua tro del calorímetro, la temperatura de equilibrio
a 18 °C y un cuerpo a 90 °C, la temperatura de resulta ser de 11 °C. Calcula el calor específico
equilibrio resultó ser 100 °C.
de dicha sustancia.
6. Determina la temperatura de equilibrio que se al-
canza al mezclar 3 kg de agua a 15 °C con 5 kg 10. Para enfriar una pieza de 200 g de cierto metal
de agua a 70 °C. desde 800 °C a 80 °C se coloca en un calorímetro
que contiene agua a 15 °C. Calcula la cantidad
7. En un calorímetro que contiene 250 g de agua a de agua que se ha empleado. (Calor específico
60 °C se introducen 500 g de etanol a 15 °C. Halla del metal, c = 460 J ∙ kg ∙ K )
-1
-1
la temperatura del conjunto cuando se alcanza 11. En un calorímetro que contiene agua a 18 °C se
el equilibrio térmico. (Calor específico del etanol, han introducido 100 g de cierto material de calor
c = 2 424 J ∙ kg ∙K )
-1
-1
específico 657,2 J ∙ kg ∙ K que están a una tem-
-1
-1
8. Dos masas iguales de agua y de otra sustancia peratura de 100 °C. Si la temperatura de equili-
cuyo calor específico es 1965 J ∙ kg ∙K se hallan brio es de 20,5 °C, calcula:
-1
-1
a 30 °C y 60 °C. a. La cantidad de agua que contenía el calorí-
Prohibida su reproducción cuando las dos sustancias se mezclan en un b. El calor cedido por el cuerpo.
— Determina la temperatura final de equilibrio
metro.
calorímetro.
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