Ejemplos de preguntas sobre temperatura y calor

15 ejemplos de preguntas sobre temperatura y calor

Calibración del termómetro

1. Un termómetro calibrado X indica -30 ^°C para el punto de congelación del agua y 90 ^°C para el punto de ebullición del agua. Una temperatura de 60 ^°C para X es igual a...

A. 20 ^° C

B. 45 ^° C

C. 50 ^° C

D. 75 ^° C

E. 80 ^° C

Discusión

Se sabe que:

Punto de congelación del agua en el termómetro X = -30 ^°C

El punto de ebullición del agua en el termómetro X = 90 ^°C

Pregunta: 60 ^o X = ….. ^o C

Respuesta :

En la escala Fahrenheit, el punto de congelación del agua es 32 ^° F y el punto de ebullición del agua es 212 ^° F. Entre el punto de congelación y el punto de ebullición del agua hay una diferencia de 212 ^°F – 32 ^°F = 180 ^°F.

En la escala Celsius, el punto de congelación del agua es 0 ^° C y el punto de ebullición del agua es 100 ^° C. Entre el punto de congelación y el punto de ebullición del agua hay una diferencia de 100 ^°C – 0 ^°C = 100 ^°C.

En la escala X, el punto de congelación del agua es -30 ^° X y el punto de ebullición del agua es 90 ^° X. Entre el punto de congelación y el punto de ebullición del agua hay una diferencia de 90 ^° – (-30 ^° ) = 90 ^° + 30 ^° = 120 ^°.

Convertir la escala X a la escala Celsius:

La respuesta correcta es D.

Pemuaian

2. Una barra de metal se calienta a una temperatura de 80 ^° C y su longitud se convierte en 115 cm. Si el coeficiente de dilatación lineal del metal es 3.10⁻³ ^{° C⁻¹} y la temperatura inicial del metal es de 30 ^{° C} , entonces la longitud inicial del metal es…

A. 100 cm

B. 101,5 cm

C. 102 cm

D. 102,5 cm

E. 103 cm

Discusión

Se sabe que:

Temperatura inicial (T ₁ ) = 30 ^° C

Temperatura final (T2 ₎ = 80 ^° C

Cambio de temperatura (ΔT) = 80 ^° C – 30 ^° C = 50 ^° C

^El coeficiente de dilatación lineal del metal (α) = ^{3.10⁻³ °} C⁻¹

Longitud final del metal (L) = 115 cm

Se busca: Longitud inicial del metal (L _o )

Respuesta :

Fórmula de expansión de longitud:

La respuesta correcta es A.

3. Una varilla de latón tiene inicialmente 40 cm de longitud. Al calentarse a una temperatura de 80 ^° C, su longitud se convierte en 40,04 cm. Si el coeficiente de dilatación lineal del latón es 2,0 x 10⁻⁵ ^{° C⁻¹} , ^entonces la temperatura inicial de la varilla de latón es…

A. 20 ^° C

B. 22 ^° C

C. 25 ^° C

D. 30 ^° C

E. 50 ^° C

Discusión

Se sabe que:

Temperatura final (T2 ₎ = 80 ^° C

Longitud inicial (L _o ) = 40 cm

Longitud final (L) = 40,04 cm

Aumento de longitud (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

^El coeficiente de dilatación lineal del latón (α) = 2,0 x ^{10⁻⁵ °} C⁻¹

Pregunta: Temperatura inicial (T ₁ )

Respuesta :

Fórmula de expansión del metal:

0,04 = (2,0 x 10 ^-5 )(40)(80 – T ₁ )

0,04 = (80 x 10 ^-5 )(80 – T ₁ )

0,04 = 0,0008 (80 – T ₁ )

0,04 = 0,064 – 0,0008 T ₁

0,0008 T ₁ = 0,064 – 0,040

0,0008 T ₁ = 0,024

T1 = ₃₀ ^° C

La respuesta correcta es D.

Transferencia de calor por conducción

4. Se unen varillas metálicas del mismo tamaño, pero hechas de metales diferentes, como se muestra en la imagen a continuación. Si la conductividad térmica del metal I es 4 veces la conductividad del metal II, entonces la temperatura en la unión de los dos metales es…

A. 45⁰ C

B. 40 ⁰ ​​C

C. 35 ⁰ C

D. 30 ⁰ C

E. 25 ⁰ C

Discusión

Se sabe que:

Mismo tamaño de tallo

Conductividad térmica del metal I = 4k

Conductividad térmica del metal II = k

Temperatura de la punta metálica I = 50 ^° C

Temperatura de la punta metálica II = 0 ^° C

Pregunta: Temperatura en la unión de los dos metales

Respuesta :

La fórmula para la tasa de transferencia de calor por conducción:

Descripción: Q/t = tasa de transferencia de calor, k = conductividad térmica, A = área superficial, T ₁ -T ₂ = cambio de temperatura, l = longitud de la varilla

Temperatura en el plano límite P y Q:

Dos varillas metálicas A y B tienen el mismo tamaño, por lo que el área de la superficie (A) y la longitud (l) de las varillas se eliminan de la ecuación.

La respuesta correcta es B.

5. ¡Presta atención a la siguiente afirmación!

(1) Conductividad del metal

(2) La diferencia de temperatura entre los extremos metálicos

(3) Longitud del metal

(4) Masa metálica

Los factores que determinan la velocidad de propagación del calor en los metales son...

A. (1), (2) y (3)

B. (1) y (4)

C. (2) y (4)

D. (3) y (4)

E. (4) solamente

Discusión

Según la fórmula para la tasa de transferencia de calor por conducción, los factores que determinan dicha tasa son la conductividad del metal (k), la diferencia de temperatura entre los extremos del metal (T) y la longitud del metal (l). La masa del metal no influye.

La respuesta correcta es A.

6. Dos varillas PQ del mismo tamaño, pero de diferente tipo de metal, están unidas como se muestra en la figura siguiente. Si el coeficiente de conductividad térmica P es el doble del coeficiente de conductividad térmica Q, entonces la temperatura en el límite entre P y Q es...

A. 84°C

B. 78°C

C. 72°C

D. 70°C

E. 90°C

Discusión

Se sabe que:

Las cañas PQ tienen el mismo tamaño.

Coeficiente de conductividad térmica del metal P (k _P ) = 2k

Coeficiente de conductividad térmica del metal Q (k _Q ) = k

Pregunta: Temperatura en el plano límite P y Q

Respuesta :

La fórmula para la tasa de transferencia de calor por conducción:

Descripción: Q/t = tasa de transferencia de calor, k = conductividad térmica, A = área superficial, T ₁ -T ₂ = cambio de temperatura, l = longitud de la varilla

Temperatura en el plano límite P y Q:

Las varillas PQ tienen el mismo tamaño, por lo que A y l se eliminan de la ecuación.

No hay respuesta correcta.

Cambio de forma

7. Se mezcla 1 kg de hielo a una temperatura de 0 ^{° C con 0,5 kg de agua a una temperatura de 0 °} C, y luego...

A. parte del agua se congela

B. parte del hielo se derrite

C. todo el hielo se derrite

D. Toda el agua se congela

E. La masa de hielo en el agua permanece constante.

Discusión

La palabra hielo indica agua en estado sólido, mientras que la palabra agua indica agua en estado líquido.

A 0 ^° C, el hielo pasa de estado sólido a líquido. Para que esto ocurra, el hielo debe absorber calor. El hielo está mezclado con agua, por lo que debería absorber calor del agua. Sin embargo, el agua también está a 0 ^° C, así que el hielo no puede absorber calor. Por lo tanto, la masa de hielo en el agua permanece constante.

La respuesta correcta es E.

Principio negro

8. En un recipiente de hierro con una masa de 200 gramos, hay 100 gramos de aceite a una temperatura de 20 ^° C. En el recipiente se introducen 50 gramos de hierro a una temperatura de 75 ^{° C. Si la temperatura del recipiente aumenta 5 °} C y el calor específico del aceite es de 0,43 cal/g ^° C, entonces el calor específico del hierro es...

A. 0,143 cal/g ^o C

B. 0,098 cal/g ^o C

C. 0,084 cal/g ^o C

D. 0,075 cal/g ^° C

E. 0,064 cal/g ^° C

Discusión

Se sabe que:

Masa del recipiente de hierro (m) = 200 gr

Temperatura inicial del recipiente de hierro (T ₁ ) = 20 ^° C

El aceite está en el recipiente de hierro de manera que la temperatura del aceite sea igual a la temperatura del recipiente de hierro.

Temperatura final del recipiente de hierro (T2 ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Masa de aceite (m) = 100 gramos

Calor específico del aceite (c aceite) = 0,43 cal/g ^° C

Temperatura inicial del aceite (T ₁ ) = 20 ^° C

El aceite se encuentra en un recipiente de hierro en equilibrio térmico con este. Por lo tanto, si la temperatura final del recipiente de hierro es de 25 ^° C, la temperatura final del aceite también será de 25 ^° C.

Temperatura final del aceite (T2 ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Masa de hierro (m) = 50 gramos

Temperatura inicial del hierro (T ₁ ) = 75 ^° C

El hierro está sumergido en aceite dentro de un recipiente, por lo que se encuentra en equilibrio térmico con el aceite y el recipiente. Por lo tanto, si la temperatura final del recipiente es de 25 ^° C, la temperatura final del hierro también será de 25 ^° C.

Pregunta: Calor específico del hierro (c hierro)

Respuesta :

Calor liberado por el hierro:

Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c calorías

Calor absorbido por el recipiente de hierro:

Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c calorías

Calor absorbido por el aceite:

Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 calorías

El principio de Black establece que, en un sistema cerrado y aislado, el calor liberado por un objeto de alta temperatura es absorbido por un objeto de baja temperatura.

Q liberada = Q absorbida

2500c = 1000c + 215

2500c – 1000c = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 cal/g ^° C

La respuesta correcta es A.

9. Un vaso que contiene 200 gramos de agua a una temperatura de 20 °C se llena con 50 gramos de hielo a una temperatura de -2 °C. Si solo se produce intercambio de calor entre el agua y el hielo, una vez alcanzado el equilibrio, se obtendrá lo siguiente: (c agua = 1 cal/g°C; c _hielo = 0,5 cal/g°C; L = 80 cal/g)

A. Todo el hielo se derrite y la temperatura está por encima de 0 °C.

B. Todo el hielo se derrite y la temperatura es de 0 °C.

C. No todo el hielo se derrite y la temperatura es de 0 °C.

D. La temperatura de todo el sistema es inferior a 0 °C.

E. Parte del agua se congela y la temperatura del sistema es de 0 °C.

Discusión

Se sabe que:

Masa de agua (m _agua ) = 200 gramos

Temperatura del agua (T _agua ) = 20 ^° C

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

Masa de hielo (m _es ) = 50 gramos

Temperatura del hielo (T _es ) = -2 ^° C

Calor específico del hielo (c _es ) = 0,5 cal/gr°C

Calor de fusión del agua (L) = 80 cal/g

Respuesta :

Calentar para elevar la temperatura del hielo de -2 ^° C a 0 ^° C:

Q = mc ΔT

Q = (50 gramos)(0,5 cal/g°C)(0 ^° C – (-2 ^° C))

Q = (50)(0,5 cal)(2)

Q = 50 calorías

Calentar hasta derretir todo el hielo y convertirlo en agua:

Q = m L = (50 gramos)(80 cal/gramo) = 4000 calorías

Calentar para bajar la temperatura de toda el agua de 20 ^° C a 0 ^° C:

Q = mc ΔT

Q = (200 gramos)(1 cal/g°C)(0 ^° C – (20 ^° C))

Q = (200)(1 cal)(-20)

Q = -4000 calorías

Un signo positivo significa que se añade calor, un signo negativo significa que se libera calor.

El calor necesario para elevar la temperatura del hielo a 0 ^° C es de 50 calorías, y el calor necesario para derretir todo el hielo es de 4000 calorías. Por lo tanto, el calor total necesario para derretir todo el hielo es de 4050 calorías. El calor disponible es el calor liberado por el agua, que es de 4000 calorías.

Se puede concluir que el calor disponible no es suficiente para derretir todo el hielo y convertirlo en agua. La mayor parte del hielo se ha derretido, pero una pequeña porción permanece sin derretir. Esta agua y el hielo restante se encuentran a 0 ^° C.

La respuesta correcta es C.

10. Un trozo de aluminio con una masa de 200 gramos y una temperatura de 20 ^° C se introduce en un recipiente con agua de 100 gramos y una temperatura de 80 ^° C. Si el calor específico del aluminio es 0,22 cal/g ° C ^y el calor específico del agua es 1 cal/g ^° C, entonces la temperatura final del aluminio es cercana a...

A. 20 ^° C

B. 42 ^° C

C. 62 ^° C

D. 80 ^° C

E. 100 ^° C

Discusión

Se sabe que :

Masa de aluminio = 200 gramos

Temperatura del aluminio = 20 ^° C

Masa de agua = 100 gramos

Temperatura del agua = 80 ^° C

Calor específico del aluminio = 0,22 cal/g ^° C

Calor específico del agua = 1 cal/g ^° C

Pregunta : temperatura final del aluminio

Respuesta :

El aluminio está en el agua, por lo que la temperatura final del aluminio es igual a la temperatura final del agua.

El calor liberado por el agua a mayor temperatura (Q liberado) = el calor absorbido por el aluminio a menor temperatura (Q absorbido)

m _agua c (ΔT) = m _aluminio c (ΔT)

(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)

(100)(80 – T) = (44)(T – 20)

8000 – 100T = 44T – 880

8000 + 880 = 44T + 100T

8880 = 144T

T = 62 ^° C

La respuesta correcta es C.

11. Una moneda de 50 g a una temperatura de 85 °C se sumerge en 50 g de agua a una temperatura de 29,8 °C (calor específico del agua = 1 cal· ^g⁻¹ ·°C⁻¹ ⁾ . Si la temperatura final es de 37 °C y el recipiente no absorbe calor, entonces el calor específico del metal es…

A. 0,15 cal.g ^-1 .°C ^-1

B. 0,30 cal.g ^-1 .°C ^-1

C. 1,50 cal.g ^-1 .°C ^-1

D. 4,8 cal.g ^-1 .°C ^-1

E. 7,2 cal.g ^-1 .°C ^-1

Discusión

Se sabe que :

Masa del metal (m _metal ) = 50 gramos

Temperatura del metal = 85 ^° C

Masa de agua (m _agua ) = 50 gramos

Temperatura del agua = 29,8 ^° C

Calor específico del agua (c _agua ) = 1 cal.g ^-1 .°C ^-1

Temperatura final de la mezcla = 37 ^° C

Pregunta : calor específico del metal (metal c)

Respuesta :

El calor liberado por el metal a mayor temperatura (Q liberado) = el calor absorbido por el agua a menor temperatura (Q absorbido)

m _metal c (ΔT) = m _agua c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

48 c = 7,2

c = 0,15 cal.g ^-1 .°C ^-1

La respuesta correcta es A.

12. Un cubo de hielo de 50 gramos a 0 °C se sumerge en 200 gramos de agua a 30 °C colocada en un recipiente especial. Suponga que el recipiente no absorbe calor. Si el calor específico del agua es 1 cal·g⁻¹ ^· °C⁻¹ ^y el calor de fusión del hielo es 80 cal· ^g⁻¹ , entonces la temperatura final de la mezcla es…

A. 5°C

B. 8°C

C. 11°C

D. 14°C

E. 17°C

Discusión

Se sabe que :

Masa de hielo (m _es ) = 50 gramos

Temperatura del hielo = 0 °C

Masa de agua (m _agua ) = 200 gramos

Temperatura del agua = 30 ^° C

Calor específico del agua (c _agua ) = 1 cal.g ^{– 1} °C ^–1

Calor de fusión del hielo (L _hielo ) = 80 cal.g ^–1

Preguntado : temperatura final de la mezcla

Respuesta :

Primero, estime el estado final:

El calor liberado por el agua para bajar su temperatura de 30 ^° C a 0 ^° C:

Q _suelta = m _agua c _agua (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

El calor necesario para derretir todo el hielo:

Q _derretir = m _es L _es = (50)(80) = 4000

El calor necesario para derretir todo el hielo es de tan solo 4000, mientras que la cantidad de calor disponible es de 6000. Se puede concluir que la temperatura final de la mezcla es superior a 0 ^° C.

Principio Negro :

El calor liberado por el agua es igual al calor necesario para derretir todo el hielo más el calor necesario para elevar la temperatura del agua helada.

(m _agua )(c _agua )(ΔT) = (m _es )(L _es ) + (m _es )(c _agua )(ΔT)

(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)

(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)

6000 – 200T = 4000 + 50T – 0

6000 – 4000 = 50T + 200T

2000 = 250T

T = 2000/250

T = 8 ^° C

La respuesta correcta es B.

Cambios en el estado de la materia

13. La gráfica que se muestra a continuación ilustra la relación entre la temperatura (T) y el calor (Q) aplicado a 1 gramo de sólido. La cantidad de calor de vaporización del sólido es…
A. 60 calorías/gramo
B. 70 calorías/gramo
C. 80 calorías/gramo
D. 90 calorías/gramo
E. 100 calorías/gramo
Discusión :El calor de vaporización es la cantidad de calor absorbido (o liberado) por 1 gramo de un objeto para cambiar su estado de líquido a gas (o de gas a líquido).
Es conocida :
Calor absorbido o liberado: Q = 140 calorías – 60 calorías = 80 calorías
Masa del sólido: m = 1 gramo
Preguntó :
Calor de vapor (L_v) ¿sólidos?
Mandíbula :
Fórmula para determinar el calor del vapor :
Q = m L_v
Descripción: Q = calor absorbido o liberado, m = masa de la sustancia, L_v = calor del vapor
L_v = Q / m
L_v = 80 calorías / 1 gramo
L_v = 80 calorías/gramo
La respuesta correcta es C.

14. A continuación se muestra un gráfico del calor frente a la temperatura de 1 kg de vapor a presión normal. El punto de ebullición del agua es 2256 x 10³ J/kg y el calor específico del agua es 4,2 x 10³ J/kg K, entonces el calor liberado en el cambio de vapor a agua es…
A. 4,50 × 10³ Joule
B. 5,20 × 10³ Joule
C. 2,00 × 10⁶ Joule
D. 2,26 × 10⁶ Joule
E. 4,40 × 10⁶ Joule

Discusión :
Es conocida :
Calor de vapor o calor de ebullición (L_v) = 2.256 x 10³ J / kg
Calor específico del agua (c) = 4200 J/kg K
Masa de vapor (m) = 1 kg
Preguntó :
Calor liberado (Q) ?
Mandíbula :
Q = m L_v
Q = (1 kg)(2.256 x 10³ J/kg)
Q = 2256 x 10³ Joule
Q = 2,256 x 10⁶ Joule
La respuesta correcta es D.

15. La cantidad de calor absorbido para elevar la temperatura de 2 kg de agua desde -2 ^oC a 10 ^oC es… Calor específico del agua = 4.200 J/kg C^oCalor específico del hielo = 2.100 J/kg °C^o, calor de fusión del agua (L_F) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Discusión :
Es conocida :
Masa (m) de agua = 2 kg
Temperatura inicial (T) = -2 ^oC
Temperatura final (T) = 10 ^oC
Calor específico del hielo (c es) = 2100 J/kg °C^o
Calor específico del agua (c agua) = 4200 J/kg °C^o
Calor de fusión del agua (L)_F) = 334.000 J/kg
Preguntó :
Calor absorbido (Q) ?
Mandíbula :
Cambio de temperatura de -2 ^oC a 10 ^oC pasa por varias etapas.
Etapa 1, la temperatura del hielo aumenta de -2 ^oC a 0 ^oC (el aumento de la temperatura del hielo se detiene en el punto de congelación del agua, que es 0 ^oC)
Etapa 2, todo el hielo se derrite (el estado sólido cambia a estado líquido a la temperatura de congelación del agua, que es 0 ^oC)
Etapa 3, la temperatura del agua vuelve a aumentar desde 0 ^oC a 10 ^oC)
Entonces, desde una temperatura de -2 ^oC a 0 ^oC, el agua todavía está en estado sólido. A temperatura 0 ^oC, hay un cambio de sólido a líquido. Después de que el estado sólido cambia a estado líquido, la temperatura del agua aumenta nuevamente desde 0. ^oC a 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg C^o) (0 ^oC – (-2 ^oC)) = (2)(2100J)(2) = 8400J
Q₂ = (m)(L_F) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q₃ = (m)(c agua)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o) (10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200J)(10) = 84000J
Calor absorbido:
q = q₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 J + 668 000 J + 84 000 J
Q = 760.400 julios
La respuesta correcta es A.

Fuente de la pregunta:

Preguntas del examen nacional de física para la escuela secundaria superior/escuela secundaria vocacional