Fórmula del calor Cambio de estado Transferencia de calor

Ejemplos de preguntas y fórmulas para cambios de estado por calor, transferencia de calor y principio de Black.

Calor de fusión

1. El calor de fusión del agua es de 80 cal/gramo. Esto significa…

A. Se necesitan 80 calorías para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado.
B. Se necesitan 80 calorías para convertir completamente 1 gramo de agua en vapor.
C. Se necesitan 80 calorías para mantener la temperatura de 1 gramo de agua.
D. Se necesitan 80 calorías para convertir completamente 1 gramo de hielo en agua.

Discusión
La respuesta correcta es D.

Cambio de forma

2.
¡Observa la gráfica con los resultados del siguiente experimento!

Se evaporarán 2 kg de agua a una temperatura de 60 ^{° C. Si el calor del vapor de agua es 2,27 x 10⁶} J/kg, el calor específico del agua es 4200 J/(kg ^° C) y la presión del aire es 76 cmHg, entonces el calor requerido para el proceso BC es…

A. 336 kilojulios
B. 4540 kilojulios
C. 4876 kilojulios
D. 5212 kilojulios

Discusión
Se sabe que:
Masa de agua (m) = 2 kg
Temperatura del agua (T) = 60^oC
Calor del vapor de agua (L_V) = 2,27 x 10⁶ J / kg
Calor específico del agua (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Presión atmosférica (P) = 76 cmHg
Pregunta: Calor necesario para el proceso BC
Respuesta :
Proceso AB = El agua se calienta desde una temperatura de 60^oC a 100^oC. En este proceso, se utiliza calor para aumentar la temperatura del agua. El calor se calcula mediante la fórmula: Q = mc ΔT
Proceso BC = El agua se evapora. En este proceso, el calor no se utiliza para elevar la temperatura, sino para evaporar el agua. El calor se calcula mediante la fórmula: Q = m L_V
Proceso C- = Se calienta el vapor. En este proceso, se utiliza calor para aumentar la temperatura del vapor. El calor se calcula mediante la fórmula: Q = mc ΔT.
Entonces, si la temperatura del agua cambia, la fórmula de calor utilizada es Q = mc ΔT, si la forma del agua cambia, la fórmula de calor utilizada es Q = m L_V.

Calor necesario para el proceso BC:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Joule
Q = 4.540.000 julios
Q = 4.540 kilojulios
La respuesta correcta es B.

3. Los siguientes son grupos de cambios de estado que liberan calor:
A. Congelación, condensación, sublimación
B. Fusión, evaporación, cristalización
C. Fusión, evaporación, condensación
D. Congelación, evaporación, sublimación
Discusión
En general, existen dos tipos de cambios de estado: los cambios de estado que absorben calor y los cambios de estado que liberan/liberan calor.
En un cambio de estado que absorbe calor, un objeto absorbe calor hasta que su temperatura aumenta, momento en el que cambia de estado. En un cambio de estado que libera calor, un objeto libera calor hasta que su temperatura disminuye, momento en el que cambia de estado.
Si un objeto absorbe calor, su estado cambia de sólido a líquido y luego a gas.
Si un objeto libera calor, su estado cambia de gas a líquido y luego a sólido.

Presta atención a la respuesta a la pregunta anterior.
Congelación = el estado de un objeto cambia de líquido a sólido (liberando calor)
Condensación = el estado de un objeto cambia de gas a líquido (liberando calor)
Sublimación = el estado de un objeto cambia de gas a sólido (liberando calor).
Fusión = el estado de un objeto cambia de sólido a líquido (absorbe calor)
Evaporación = el estado de un objeto cambia de líquido a gas (absorbe calor)
Cristalización = el estado de un objeto cambia de sólido a gas (absorbe calor).
La respuesta correcta es A.

Transferencia de calor

4. Una ventana de vidrio tiene un espesor de 8 mm y un área de 1 m².²Si la temperatura del aire exterior es de 30 grados.^oC y en 20^oC y la conductividad térmica del vidrio es de 0,8 W/m^oC, entonces la cantidad de energía que pasa a través del vidrio en 1 hora es… mega julios
A. 360
B. 36
C. XNUM
D. 3,6
Discusión
Se sabe que:
Espesor del vidrio (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Área de vidrio (A) = 1 m²
Diferencia de temperatura (ΔT) = 30^oC-20^oC = 10^oC
Conductividad térmica del vidrio (k) = 0,8 W/m^oC
Intervalo de tiempo (t) = 1 hora = 60 (60 segundos) = 3600 segundos
Pregunta: La cantidad de energía que pasa a través del vidrio en 1 hora
Respuesta :
La fórmula para la tasa de transferencia de calor por conducción:

Cantidad de energía que pasa a través del vaso en 1 hora:

La respuesta correcta es D.

5. Una varilla metálica tiene 1 m de longitud. Un extremo se calienta a una temperatura constante de 150 °C.^oC mientras que el otro extremo se mantiene a temperatura ambiente, es decir 30^oC. La temperatura de la parte de la varilla que está a 30 cm del extremo calentado es….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. XNUM^oC
D. 125^oC
Discusión
Se sabe que:
Longitud de la varilla metálica (l) = 1 metro
Diferencia de temperatura (ΔT) = 150^oC-30^oC = 120^oC
Pregunta: ¿Cuál es la temperatura de la parte de la varilla que se encuentra a 30 cm del extremo calentado?
Respuesta :
Calcula la tasa de transferencia de calor por conducción:

Calcula la temperatura de la parte de la varilla que se encuentra a 30 cm del extremo calentado:
Longitud de la varilla metálica (l) = 30 cm = 0,3 metros
Diferencia de temperatura (ΔT) = 150–T

La respuesta correcta es C.

Fuente de la pregunta:

Preguntas de física de SBMPTN