CALOR Y TERMODINAMICA, Elección múltiple 02, Ricardo Cabrera

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(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA

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EM - Problema 2 - Un pedazo de cobre de 150 g que está a una temperatura de 100°C se coloca dentro del vaso de un calorímetro que contiene 200 g de agua a 20°. El vaso es de aluminio y tiene una masa de 37 g. Si la temperatura final de la mezcla es de 25°C. ¿Cuál es el calor específico del cobre (c_cu)? Datos: c_agua= 1 kcal/kg°C c_al= 0,22 kcal /kg°C
a) 0,093 kcal/kg°C b) 0,93 kcal/kg°C c) 0,052 kcal/kg°C
d) 0,52 kcal/kg°C e) 0,064 kcal/kg°C f) 0,64 kcal/kg°C

En este calorímetro, el calor que ceda el pedazo de cobre se va a repartir entre el agua y el vaso de aluminio... de modo tal que los tres cuerpos terminen a la misma temperatura, 25°C.

– Q_cu = Q_w + Q_al

Usé w como subíndice para agua. Y cada uno de los calores será:

Q_cu = m_cu. c_cu . (T_Fcu – T_0cu)

Q_w = m_w. c_w . (T_Fw – T_0w)

Q_al = m_al . c_al . (T_Fal – T_0al)

Por otro lado la temperatura inicial del agua y del aluminio son iguales, ya que se supone que estuvieron juntos bastante tiempo antes de recibir al cobre (vicios del oficio).

– m_cu c_cu (T_Fcu – T_0cu) = m_w c_w (T_Fw – T_0w) + m_al c_al (T_Fal – T_0al)

– m_cu c_cu (T_Fcu – T_0cu) = ( m_w c_w + m_al c_al ) (T_Fal – T_0al)

De acá despejo la única incógnita que tenemos, y la calculamos

c_cu= ( m_w c_w + m_al c_al ) (T_Fal – T_0al) / m_cu (T_0cu – T_Fcu)

Ojo, que para sacarme de encima el signo menos, invertí el orden de los términos de la resta de temperaturas del cobre.

c_cu = ( 200 g . 1 cal/g°C + 37 g . 0,22 cal/g°C ) (5°C) / 150 g . 75°C

c_cu = ( 208,14 cal/°C) (5°C) / 11.250 g°C

c_cu = 1.040,7 cal / 11.250 g°C

c_cu= 0,093 cal/g°C respuesta a)

Lo sospeché desde el principio.

Desafío: Expresar el resultado en kilocalorías por kilogramo, grado.

Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Lema Segundo de la Calorimetría: si te calientas por nada... es que sos un calentón. Última actualización jul-08. Buenos Aires, Argentina.