Ejemplos de preguntas sobre el calor y los cambios de estado.

15 ejemplos de calor y cambios de estado

Discusión sobre problemas de calor

1. Para elevar la temperatura del agua de mar en 1 °C, se requieren 3900 julios de calor . Si el calor específico del agua de mar es 3,9 × 10³ ^J /kg°C, entonces la masa de agua de mar es…

A. 100 kg

B. 10 kg

C. 1 kilogramos

D. 0,1 kg

Discusión

Se sabe que:

Cambio de temperatura ( ΔT ) = 1 ^° C

Calor (Q) = 3900 Julios

Calor específico del agua de mar (c) = 3,9 x 10³ ^J /kg°C = 3900 J/kg°C

Pregunta: Masa de agua de mar (m)

Respuesta :

Fórmula de calor:

Q = mc Δ T

Descripción: Q = calor, m = masa, c = calor específico, ΔT = cambio de temperatura

m = Q / c Δ T = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1

Por lo tanto, la masa de agua de mar (m) = 1 kilogramo

La respuesta correcta es C.

2. Una masa de cobre de 2 kg a una temperatura de 30 °C recibe 39 000 J de calor. Si el calor específico del cobre es 390 J/kg °C, entonces la temperatura final del cobre es...

A. 80°C

B. 50°C

C. 30°C

D. 20°C

Discusión

Se sabe que:

Masa (m) = 2 kg

Temperatura inicial (T ₁ ) = 30 ^° C

Calor absorbido (Q) = 39.000 julios

Calor específico (c) del cobre = 390 J/kg ^° C

Pregunta: Temperatura final del cobre (T ₂ )

Respuesta :

Fórmula de calor:

Q = mc ΔT

Descripción: Q = calor, m = masa, c = calor específico, ΔT = cambio de temperatura

Q = mc ΔT = mc (T ₂ – T ₁ )

39.000 = (2)( 390)(T ₂ – 30)

100 = (2)(1)(T ₂ – 30)

100 = (2)(T ₂ – 30)

50 = T ₂ – 30

T ₂ = 50 + 30

T2 = ₈₀ ^° C

La respuesta correcta es A.

3. Para elevar la temperatura de 5 kg de agua de 15°C a 40°C, la cantidad de calor necesaria es…

(calor específico del agua 4,2 × 10³ ^J /kg°C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Discusión

Se sabe que:

Masa (m) = 5 kg

Temperatura inicial (T ₁ ) = 15°C

Temperatura final (T ₂ ) = 40°C

Calor específico del agua (c) = 4,2 × 10³ ^J /kg°C

Preguntado: Calor (Q)

Respuesta :

Fórmula de calor:

Q = mc ΔT

Q = (5 kg)( 4,2 × 10 ³ J/kg°C)(40°C – 15°C)

Q = (5)( 4,2 × 10 ³ J)(25)

Q = 525 x ^10³ J

Q = 525.000 julios

La respuesta correcta es A.

4. Se calientan 2 kg de agua desde una temperatura de 24 °C hasta 90 °C. Si el calor específico es de 4.200 julios/kg °C, entonces el calor recibido por el agua es...

A. 336.000 julios

B. 259.200 julios

C. 554.400 Julios

D. 543.600 Julios

Discusión

Se sabe que:

Masa de agua (m) = 2 kg

Temperatura inicial (T ₁ ) = 24°C

Temperatura final (T ₂ ) = 90°C

Calor específico del agua (c) = 4.200 julios/kg°C

Pregunta: El calor (Q) recibido por el agua es…

Respuesta :

Calorías:

Q = m c ΔT

Q = (2 kg)( 4.200 julios/kg°C)(90°C – 24°C)

Q = (2 kg)( 4.200 julios/kg°C)(66°C)

Q = (132)( 4.200 julios)

Q = 554.400 julios

La respuesta correcta es C.

5. Se calienta agua con una masa de 5 gramos desde 10 °C hasta 40 °C. Si el calor específico del agua es 1 cal/g°C, la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura del agua es...

A. 100 calorías

B. 150 calorías

C. 200 calorías

D. 400 calorías

Discusión

Se sabe que:

Masa (m) = 5 gramos

Temperatura inicial (T ₁ ) = 10 ^° C

Temperatura final (T2 ₎ = 40 ^° C

Calor específico del agua (c) = 1 cal/g°C

Pregunta: El calor necesario para elevar la temperatura del agua

Respuesta :

Fórmula de calor:

Q = mc ΔT

Q = (5 gramos)( 1 cal/g°C)(40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( 1 cal)(30)

Q = 150 calorías

La respuesta correcta es B.

6. El mejor conductor de calor es...

A. aluminio

B. mercurio

C. hierro

Vidrio D.

Discusión

La capacidad de un material para conducir el calor depende de su tipo. La magnitud física que indica esta capacidad se denomina conductividad térmica. Cuanto mayor sea la conductividad térmica, mejor será la capacidad del material para conducir el calor.

A continuación se muestran los valores de conductividad térmica de varios materiales:

Aluminio = 200 J/ms C ^o

Hierro = 40 J/ms C ^o

Mercurio = 8,30 J/ms C ^o

Vidrio = 0,84 J/ms C ^o

Según los datos anteriores, el aluminio presenta el mayor valor de conductividad térmica.

La respuesta correcta es A.

7. Se calientan 0,2 kg de agua a una temperatura de 25 ^{° C con un calor de 42 000 julios. Si el calor específico del agua es de 4200 J/kg °} C, entonces la temperatura final del agua es…

A. 100 ^° C

B. 80 ^° C

C. 75 ^° C

D. 50 ^° C

Discusión

Todas las unidades se expresan en unidades internacionales, excepto las unidades de temperatura, que siguen utilizando grados Celsius porque el calor se expresa en J/kg ^° C.

Se sabe que:

Masa de agua (m) = 0,2 kg

Calor (Q) = 42.000 Julios

Calor específico del agua (c) = 4200 J/kg ^° C

Temperatura inicial (T ₁ ) = 25 ^° C

Pregunta: Temperatura final (T ₂ )

Respuesta :

Fórmula de calor:

Q = mc ΔT = mc (T ₂ – T ₁ )

Descripción de la fórmula:

Q = calor, m = masa, c = calor específico, ΔT = cambio de temperatura, T ₁ = temperatura inicial, T ₂ = temperatura final

La temperatura final del agua es:

Q = mc (T ₂ – T ₁ )

42.000 = (0,2)(4200)(T ₂ – 25)

42.000 = 840 (T ₂ – 25)

42.000 = 840 T ₂ – 21.000

42.000 + 21.000 = 840 T ₂

63.000 = 840 T ₂

T ₂ = 63.000 / 840

T2 = ₇₅ ^° C

La respuesta correcta es C.

Cambios de temperatura y cambios de forma

8. Según la gráfica, la cantidad de calor requerida por 5 kg de agua en el proceso de C a D (calor específico del agua = 4.200 J/kg ^° C) es…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Discusión

Se sabe que:

Masa de agua (m) = 5 kg

Calor específico del agua (c) = 4200 J/kg ^° C

Temperatura inicial (T ₁ ) = 0 ^° C

Temperatura final (T2 ₎ = 10 ^° C

Cambio de temperatura ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Pregunta: Calor absorbido (Q)

Respuesta :

Fórmula de calor:

Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^° C)( 10 ^° C) = (5)(4200 J)( 10 ° C) = (50)(4200 J) = 210 000 julios

La respuesta correcta es A.

9. ¡Mira la gráfica del lado! La cantidad de calor necesaria para cambiar 200 gramos de hielo en el proceso A al C, si el calor específico del hielo es 2100 J/kg ^° C y el calor de fusión del hielo es 336 000 J/kg es…

A. 4.200 julios

B. 67.200 julios

C. 71.400 Julios

D. 75.600 Julios

Discusión

Se sabe que:

Todas las unidades deben expresarse en el Sistema Internacional de Unidades.

Masa de hielo (m) = 200 gramos = 200/1000 kilogramos = 0,2 kilogramos

Calor específico (c) = 2100 J/kg ^° C

Calor de fusión del hielo (L _F ) = 336.000 J/kg

Pregunta: ¿Cuánto calor se requiere en el proceso de A a C?

Respuesta :

En el proceso A a B, el hielo absorbe calor para aumentar su temperatura de -10 ^° C a 0 ^° C.

La cantidad de calor absorbido en el proceso A a B se calcula utilizando la fórmula del calor:

Q = mc ΔT

Descripción de la fórmula: Q = calor absorbido, m = masa de hielo, c = calor específico del hielo, ΔT = cambio de temperatura

Por lo tanto, la cantidad de calor absorbido es:

Q ₁ = mc ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = (0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Julios

En los procesos B a C, se absorbe calor para derretir todo el hielo y convertirlo en agua. En este proceso, solo se produce un cambio de estado, sin variación de temperatura. La temperatura del hielo y del agua permanece constante a 0 ^° C.

La cantidad de calor absorbido en el proceso B a C se calcula utilizando la fórmula del calor:

Q ₂ = m L _F = (0,2 kg)( 336 000 J/kg) = 67 200 julios

La cantidad de calor absorbido en el proceso A a C:

Q = Q ₁ + Q ₂ = 4200 julios + 67200 julios = 71400 julios

La respuesta correcta es C.

10. ¡Observa el siguiente gráfico de resultados experimentales!

Si se calientan 2 kg de agua, y el calor del vapor de agua es 2,27 x 10⁶ ^J /kg, el calor específico del agua es 4.200 J/kg ^° C y la presión del aire es de 1 atmósfera, entonces la cantidad de calor necesaria para el proceso de B a C es...

A. 3.360 kilojulios

B. 4.540 kilojulios

C. 4.876 kilojulios

D. 5.212 kilojulios

Discusión

Se sabe que:

Masa de agua (m) = 2 kg

Calor del vapor de agua (L _V ) = 2,27 x 10 ⁶ J/kg

Calor específico del agua (c) = 4.200 J/kg ^° C

Pregunta: La cantidad de calor absorbido durante el proceso de B a C.

Respuesta :

En el proceso A a B, el calor absorbido por el agua se utiliza para elevar su temperatura de 60 ^° C a 100 ^° C. A una presión atmosférica de 1 atmósfera, el punto de ebullición del agua es de 100 ^° C y, tras alcanzar esta temperatura ^, el agua no experimenta más cambios de temperatura, sino que pasa de estado líquido a gaseoso.

En los procesos B a C, el calor absorbido se utiliza para evaporar toda el agua y convertirla en gas. La cantidad de calor absorbido se calcula mediante la fórmula:

Q = m L _V = (2 kg)(2,27 x 10⁶ ^J /kg) = 4,54 x 10⁶ ^Julios = 4540 x 10³ ^Julios = 4540 kilojulios

La respuesta correcta es B.

11.

Presta atención al siguiente gráfico.
Se calienta hielo con una masa de 50 gramos desde -5^oC al agua a una temperatura de 60^oAgua C. Si el calor de fusión del hielo = 80 cal/gramo, el calor específico del hielo = 0,5 cal/gramo. ^oC, calor específico del agua = 1 cal/gramo ^oC, entonces la cantidad de calor requerida durante el proceso de C a D es….

A. 125 calorías
B. 3.000 calorías
C. 4.000 calorías
D. 7.125 calorías

Discusión

Se sabe que:
Masa de hielo (m es) = 50 gramos
Temperatura del hielo (T es) = -5 ^oC
Calor específico del hielo (c es) = 0,5 cal/gramo ^oC
Calor de fusión del hielo (L hielo) = 80 cal/gramo
Temperatura del agua (T agua) = 60 ^oC
Calor específico del agua (c agua) = 1 cal/gramo ^oC
Pregunta: La cantidad de calor en el proceso C a D
Respuesta :

En el proceso A a B, la temperatura del hielo cambia de -5 ^oC se convierte en 0 ^oC
En el proceso B a C, todo el hielo se convierte en agua (el sólido se transforma en líquido). En este proceso, la temperatura no cambia.
En el proceso C a D, la temperatura del agua cambia de 0 ^oC se convierte en 60 ^oC

Calor necesario en el proceso A a B:
Q = mc ΔT
Q = (m_es)(do_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 calorías
Calor necesario en el proceso B a C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 calorías
Calor necesario en el proceso C a D:
Q = mc ΔT
Q = (m_aire)(do_aire)(T_aire - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 calorías

Calor necesario en los procesos A a D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 calorías

El autor calcula la cantidad de calor necesaria para cada proceso, lo que le ayudará a comprender cómo resolver este tipo de problema. La pregunta es: ¿cuánto calor se requiere para los procesos C a D?

La respuesta correcta es B.

12.

Según el gráfico que aparece junto al número de calor Se necesitan 3 kg de hielo en el proceso de ABC es… (calor específico es = 2.100 J/kg^oC, calor de fusión es = 336.000 J/kg)

A. 630 kJ
B. 819 kJ
C. 1071 kJ
D. 3276 kJ

Discusión

El gráfico superior ilustra el proceso de transformación del hielo en agua.
En el proceso AB, se utiliza calor para elevar la temperatura del hielo desde -10^oC a 0^oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63 000 julios = 63 kJ (kJ = kilojulios)
En el proceso BC, se utiliza calor para derretir todo el hielo y convertirlo en agua. En este proceso, la temperatura del hielo no cambia.
Q = m L_F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 julios
La cantidad de calor necesaria para la formación de hielo en el proceso ABC es:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
La respuesta correcta es C.

13.

Presta atención a la gráfica de calentamiento de 500 gramos de hielo a una temperatura de -10^oC abajo! Si el calor específico del hielo es 2100 J/kg^oC, calor específico del agua 4.200 J/kg^oC, y el calor de fusión del hielo es 336 000 J/kg. ¿Cuánto calor se necesita para el proceso BCD?

A. 31.500 J
B. 63.000 J
C. 168.000 J
D. 231.000 J

Discusión
La masa del hielo se expresa en gramos, así que conviértala a kilogramos (unidades internacionales). 500 gramos = 0,5 kg.
En el proceso BC, se utiliza calor para derretir todo el hielo y convertirlo en agua.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 julios
En el proceso CD, se utiliza calor para elevar la temperatura del agua desde 0^oC a 30^oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 julios
La cantidad de calor necesaria para la formación de hielo en el proceso BCD:
168.000 julios + 63.000 julios = 231.000 julios
La respuesta correcta es D.

14.
¡Observa la gráfica de calentamiento para 1 kg de hielo a continuación! Si el calor específico del hielo es de 2.100 J/kg^oC, el calor de fusión del hielo es 336.000 J/kg y el calor específico del agua es 4.200 J/kg.^oC, entonces el calor requerido en el proceso de PQR es…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Discusión
En el proceso PQ, se utiliza calor para elevar la temperatura del hielo desde -5^oC a 0^oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 julios
En el proceso QR, se utiliza calor para derretir todo el hielo y convertirlo en agua.
Q = m L_F
Q = (1)(336.000) = 336.000 julios
La cantidad de calor necesaria para la formación de hielo en el proceso PQR es:
10.500 julios + 336.000 julios = 346.500 julios
La respuesta correcta es D.

15. ¡Observa la gráfica de calentamiento para 1 kg de hielo a continuación!

Si el calor específico del hielo es 2.100 J/kg ^° C, el calor de fusión del hielo es 336 000 J/kg y el calor específico del agua es 4.200 J/kg ^° C, entonces el calor requerido en el proceso de PQR es…

A. 10.500 J

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Discusión

Se sabe que:

Masa de hielo = 1 kg

Calor de fusión del hielo (L _F ) = 336.000 J/kg

Calor específico del hielo (c es) = 2.100 J/kg ^° C

Calor específico del agua (c agua) = 4.200 J/kg ^° C

Pregunta: Calor requerido en el proceso PQR

Respuesta :

En el proceso P a Q, se utiliza calor para aumentar la temperatura del hielo de -5 ^° C a 0 ^° C. El calor se calcula mediante la fórmula: Q = mc ΔT, donde Q = calor, m = masa de hielo, c = calor específico del hielo, ΔT = cambio de temperatura de -5 ^° C a 0 ^° C.

Calor necesario en el proceso P a Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Julios

En el proceso Q a R, se utiliza calor para derretir todo el hielo y convertirlo en agua. En este proceso, la temperatura no cambia. El calor se calcula mediante la fórmula: Q = m L _F , donde Q = calor, m = masa de hielo, L _F = calor de fusión del hielo.

Calor necesario en el proceso Q a R:

Q = m L _F = (1)(336.000) = 336.000 julios

Calorías totales:

10500 + 336.000 = 346.500 julios

La respuesta correcta es D.

Fuente de la pregunta:

Preguntas del examen nacional de ciencias para la escuela secundaria básica/escuela secundaria básica islámica