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UNIVERSIDAD NACIONAL DE
FAC. DE CIENCIAS AGRARIAS
Tecnicatura Universitaria en Enología y Viticultura
FISICA
Ciclo 2016
Esp. Prof. Bioq. Liliana C. Fasoli
TRABAJO PRÁCTICO N° 5
CALORIMETRÌA Y TERMOMETRÌA
A. Encuentre las equivalencias de los valores de temperatura en la escala solicitada.
B.1 Transformar las siguientes temperaturas expresadas en escala Celsius, a ºF y a K:
a) 50 º C
b) - 18, 33 ºC
c) 22, 15 ºC
B.2 Transformar las siguientes temperaturas expresadas en escala Fahrenheit, a º C y a K :
a) 273 ºF
b) 89 ºF
c) 725 º F
B. Resuelva aplicando las magnitudes calorimétricas
1. Se utilizan 2 kcal para calentar 600 gr de una sustancia desconocida de 15º C a 40º C. Calcular el
calor específico de la sustancia. Expresar el resultado en unidades del S.I. y en unidades
habituales
2. Un trozo de cadmio de 50 gr tiene una temperatura de 20º C. Si se agregan 400 cal al cadmio,
calcular su temperatura final. Expresar el resultado en ºC y en K.
3. Se enfría un bloque de 40 gr de hielo hasta -50º C. Luego se agrega a 500 gr de agua en un
calorímetro de 75 gr de cobre a una temperatura de 25º C. Calcular la temperatura final de la
mezcla. Si no se funde todo el hielo, calcular cuánto hielo queda.
4. En un recipiente aislado se mezclan 150 g de hielo a 0º C y 600 g de agua a 18º C. Calcular: a) la
temperatura final del sistema, b) la cantidad de hielo queda cuando el sistema alcanza el
equilibrio.
5.
Un recipiente de aluminio de 300g contiene 200g de agua a 10º C. Si se vierten 100 g más de
agua, pero a 100º C, calcular la temperatura final de equilibrio del sistema.
6.
Hallar el calor que se debe extraer de 200 g de vapor de agua a 100 º C, para condensarlo y
enfriarlo hasta 20 º C. Dibuje el gráfico de T x Q.
7. Realice los cálculos necesarios, para conocer la cantidad de calor que se deberá extraer a 200 g
de vapor de agua a 130 ºC , para transformarlo totalmente en hielo a (-) 10 ºC. Dibuje el gráfico
de T x Q.
C. Resuelva los siguientes problemas y ejercicios relacionados con la expansión térmica.
1. Una varilla metálica tiene 40, 125 cm de longitud a 20 ºC y 40, 148 cm a 45 ºC. Calcule el
coeficiente medio de expansión lineal para la varilla en este intervalo de temperatura.
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2. Un tanque subterráneo con capacidad de 1.700 litros, se llena con etanol a 19ºC. Una vez que
el etanol se enfría a la temperatura del tanque y el suelo, que es 10 ºC, ¿cuánto espacio de aire
habrá sobre el etanol en el tanque?
( etanol: 75 . 10 - 5 K - 1 ó ºC- 1)
3. Un tanque de acero se llena completamente con 2, 80 m 3 de etanol cuando ambos, tanque y
etanol están a 32 ºC. Una vez que el tanque y el contenido se hayan enfriado a 18ºC, ¿qué
volumen adicional de etanol podrá meterse en el tanque?
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4. Un horno de cocina eléctrico tiene un área de pared total de 1, 40 m y está aislado con una
capa de fibra de vidrio de 4 cm de espesor. La superficie interior de la fibra de vidrio está a 175
ºC y la exterior, a 35 ºC. La fibra tiene una conductividad térmica de 0, 04 W / m . K. a) Calcule
la corriente de calor en el aislante, tratándolo como una plancha con un área de 1, 40 m2. b)
¿Qué aporte de potencia eléctrica requiere el elemento calentador para mantener esta
temperatura?
5. Una olla con base de acero de 8, 50 mm de espesor y área de 0, 15 m 2 descansa en una estufa
caliente. El agua dentro de la olla está a 100 ºC y se evaporan 0, 39 Kg cada 3 minutos. Calcule
la temperatura de la superficie inferior de la olla, que está en contacto con la estufa. ( k acero : 50,
2W/m.K)
ANEXO
Constantes calorimètricas del agua
Calor especìfico del agua
lìquida
Cagua (l)
2
-1
4190 J. kg .K
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Calor especìfico del agua
sòlida
Cagua (s)
2100 J. kg .K
Calor latente de
vaporizaciòn
Lagua (v)
2256.103 J. kg-1
Calor latente de fusiòn
Lagua (f)
334.103 J. kg-1
FORMULARIO DE CONVERSION DE TEMPERATURAS, DILATACIÒN Y CALORIMETRÌA
Nombre de la magnitud u
operación
Conversión entre Celsius y
Kelvin
Conversión entre Kelvin y
Celsius
Conversión Celsius a
Fahrenheit
Conversión entre Kelvin y
Fahrenheit
Fórmula
Unidades
T(°K)=T(C°)+273
K
T (ºC) = T (ºK) - 273
ºC
(T(°F)-32)/9=T(°C)/5
ºF
(T(°F)-32)/9=T(°K)/5
ºF
Dilatación lineal
L  L0    T
m
Dilatación superficial
A  A0  2  T
m2
Dilatación volumétrica
De calor o calor sensible
Calor latente o de cambio de
fase
V  V0  3  T
Q  m  c  (T f  Ti )
m3
J ; cal
Q  L  m
J ; cal
c=
Calor específico
Capacidad calorífica
J/(kg.K) ; cal /(g.ºC)
C=
3
J/K ; cal/ ºC