Este cuadernillo está dedicado a todos los

estudiantes de quinto de secundaria que desean

afianzar más sus conocimientos sobre el tema de

calor y temperatura , y también a cada una de

las personas que han colaborado con la

instrucción de este manual.

Cuando hablamos de calor, calor específico calorimetría, escala Celsius yenergía interna, solemos relacionarlo rápidamente con la palara temperatura, yfísicamente es correcta su relación ya que es una constante en cada uno deestos temas, y estas relación no ha sido dada desde hace poco, sino dese haceya más de 3000 años los culturas tan antiguas como la Babilónica.

Pero muchas personas se preguntaran, ¿habrá alguna diferencia entre la formaen que vieron los babilonios o la cultura egipcia a la temperatura y también a loque hoy denominamos calor?, la respuesta a ello es más que afirmativa, debidoa que a lo largo de los siglos, hasta ahora, ha habido cambios no soloconceptuales con respecto a estas palabras sino también en relación a lasgradaciones, en el caso de temperatura, que representa, de las cuales serescatan la primera teoría de las magnitudes la cual se desarrollen el siglo IV a.C. cuyos autores fueron los matemáticos griegos Eudoxio y Thaeatetus. Sinembargo, aún sigue la interrogativa de mucho estudiantes, ¿Por qué se tiene queaprender tantas formulas en el colegio para saber sobre estos temas?, larespuesta: su importancia es tanto biológica, como física, ya que depende deestas escalas y de su debida formulación para calcular las temperaturaadecuadas en ciertos organismos lo como sueles usarse en determinadosexperimentos a su vez que también es importante en las carreras relacionadascon la física, esto se da más en el caso de las dilataciones las cuales seconvirtieron en un factor muy importante en la construcción de la pirámide de

Ergo, es preciso decir que este tema llamado calor y temperatura, que contienelos sub temas como dilatacion y calorimetría, es de gran importancia en nuestrasociedad, y su estudio es necesario debido a razones ya antes mencionadas,razon por la cual nos ha llevado a la creación del siguiente cuadernillo el cualesta especialmente dirigido a estudiantes de quinto año de secundaria.

Si bien este folleto no nos volverá expertos en calor y temperatura ocalorimetría , pero lo cierto es que trata de la forma más amena y

didáctica(incluye juegos sobre el tema a desarrollar) de enseñarlo y ponerlo enpráctica para los alumnos que estén ingresando a este tema que les servirá paradesarrollar más sus habilidades matemáticas y algebraicas que se ospresentaran en cada problema.

1. Un calorímetro cuyo equivalente en agua es de 50 g contiene 300 g de agua a latemperatura de 28 °C. Si se introducen 20 g de hielo a 0°C. ¿Cuál será aproximadamentela temperatura final de equilibrio?

A) 22,16 °C B) 32,16 °C C) 42,16 °C D) 52,16 °CE) 62,16 °C

Resolución:

Q = 0 Q1 + Q2 + Q3 + QCAL = 0

mHieloLF+mAguaCeAgua T+m3Ce3 T+mCALCeCAL T = 0

(20)(80)+ (20) (1) (T) + (300) (1) (T-28) +50(T-28) =0

1600 +20T + 350(T-28) = 0 Rpta: A

2. Un vaso de vidrio con una masa de 30 g contiene 300 ml de agua a 30 °C, si se coloca uncubo de hielo a 0 °C de masa 50 g en el vaso. Calcule aproximadamente la temperaturafinal de equilibrio.

(LFusión del hielo = 80 cal/g; CeVidrio = 0,15 cal/g °C)

A) 14,5 °C B) 15,5 °C C) 16,5 °C D) 17,5 ºC E) 18,5 °C

Resolución:

T=22,16 °C

Q = 0 Q1 + Q2 + Q3 + Qvidrio = 050·80+(50)(1)T+(300)(1)(T-30)+(30)(0,15)(T-30) = 0

4 000+50T+300T-9 000 + 4,5T-135 = 0

354, 5 T = 5 135 Rpta: A

3. Determinar la temperatura de equilibrio si mezclamos 10g de hielo a 0 °C con 50 g de aguaa 70 °C.

A) 44°C B) 55°C C) 45°C D)54°C

Resolución:

QGANADO = QPERDIDO

Q1 + Q2 = Q3mHIELO LF + mAGUA Ce (TF - Ti) = mAGUA Ce (TF - Ti)

10 · 80 + 10 · 1 · (T - 0) = 50 · 1 · (70 - T)80 + T = 5(70 - T)80 + T = 350 - 5T

6T = 270

Rpta: C

4. Un bloque de cobre de 5 kg que está a 300°C se introduce en un recipiente con paredesaislantes que contiene una mezcla de hielo y agua a 0 °C. Luego de un tiempo se alcanza elequilibrio y el bloque de cobre queda con una temperatura de 0 °C. Calcular la cantidad dehielo, en kg, que se fundió. (CeCu = 0,094 cal/g °C; LFusión= 80 cal/g)

A) 0,76 B) 1,06 C) 1,76 D) 2,56 E) 3,56

T= 14, 48 °C

T = 45 ºC

Resolución:

Q = 0 QCu + QHielo = 0

mCu CeCu T + mHielo LF = 0

(5 000)(0,094)(0-300) + mHielo (80) = 0

mHielo = 1 762,5 g = Rpta: C

5. Se vierte 150 g de café caliente a 85 °C dentro de un vaso con tapa de vidrio de 210 gincluyendo la tapa a 22 °C. Calcular el calor específico del vidrio en cal/g °C, si latemperatura de equilibrio es 70,68 °C. Considere que no se intercambia calor con elambiente. Cecafé = 4 000 J/kg °C.

A) 0,1 B) 0,2 C) 0,4 D) 0,6 E) 1

Resolución:

Q = 0 Qcafé + Qvidrio = 0

mcafé Cecafé T + mvidrio Cevidrio T = 0

Donde: CeCafé = 4 000 J/kg °C = 0,96 cal/g ºC

(0,15)(0,96)(70,68-85)+(0,21)(Cevidrio)(70,68-22) = 0

Ce vidrio = Rpta: B

6. En un calorímetro de capacidad calorífica despreciable contiene agua a 40 °C. Si se vierten100 g de hielo a -80 °C al cabo de cierto tiempo se observa que no todo el hielo sederrite.¿Cuántos gramos de agua había originalmente?

A) 200 g B) Más de 110 g C) Menos de 500 g D) Menos de 300 g E) 300 g

Resolución:

Suponiendo que se derrite exactamente todo el hielo, la temperatura finalsería 0 °C:

Q = 0 QAgua + QHielo = 0

mAgua CeAgua T + mHielo CeHielo T + mHielo LFusión = 0

1,76 kg

0,2 cal/gºC

mAgua(1)(0 – 40) + (100)(0,5)(0+80)+(100)(80)=0

mAgua(-40) + 4 000 + 8 000 = 0 mAgua = 300 g

Pero, no todo el hielo se derrite, entonces habría

Rpta: D

7. Una caja llena de perdigones de plomo se lanza verticalmente hasta una altura de 4msobre el piso, luego cae al suelo quedando en reposo. Suponiendo que las paredes de lacaja son aislantes térmicos ideales y la temperatura inicial de los perdigones era de 20 °C.Calcule la temperatura final de los perdigones después de efectuar cinco lanzamientos.(CePb= 0,128 kJ/kg K; g= 9,8 m/s2)

A) 20,5 B) 21,0 C) 21,5 D) 22,0 E) 22,5Resolución:

En cada lanzamiento la energía potencial gravitatoria (Ep=mgh) se convierte encalor (Q). En cinco lanzamientos se cumplirá:

Q = 5 Ep m Ce T = 5 (mgh)

(128)(T-20) = 5 (9,8)(4) Rpta: C

8. Sobre un cubo de hielo a 0 °C se coloca una moneda de plata de 1,5 cm de diámetro, de 15g, que se encuentra a 85 °C. Cuando la moneda está a 0 °C ha descendido en el hielo cm, manteniéndose horizontal. Sin considerar las pérdidas de calor al medio ambiente,calcule la distancia en cm.

Hielo = 0,92 g/cm3; CeAg = 5,59·10-2cal/g °C; LFusión del hielo = 80 cal/g

A) 0,54 B) 1,01 C) 1,56 D) 2,03 E) 2,54

Resolución:

Q = 0

QMoneda + QHielo = 0

m.Ce. T + mL = 0

(15)(5,59·10 )(-85)+m(80) = 0

La masa de hielo que se derrite:

menos de 300 gde agua ºC

T = 21,53 ºC

m = 0,89 g

Hielo V = 0,89

(0,92)(A h) = 0,89

(0,92)( ,

)h= 0,89 h = Rpta: A

9. ¿Cuántas calorías son necesarias para convertir 15 g de hielo a 0 °C en vapor de agua a100 °C?

A) 11,5 B) 10,8 C) 1,56 D) 2,03 E) 2,54

Resolución:

Q1 = mHIELO LF = 15 · 80 = 1 200 cal Q2 = mAGUA Ce (TF - Ti) = 15 · 1 · 100 = 1 500 cal Q3 = mAGUA LV = 15 · 540 = 8 100 cal

QTOTAL = Q1 + Q2 + Q3 = 10 800 cal = Rpta: B

h = 0,54 cmagua ºC

10,8 Kcal

2. Un termómetro con escala arbitrario “A”tiene como punto de fusión del hielo -20ºAy como punto de ebullición del agua de180ª A. cuando en este termómetro se lee50ªA. ¿Cuánto vale la temperatura en laescala centígrada?a) 25ºC b) 30ªC c) 35ªC

5. Calcular la capacidad calorífica de unasustancia que varia de 50ªC cuando se leagrega 2000cal.b) 40cal/C b) 30cal/C c) 45cal/C

1. Se tiene 200 cm3 de agua a 40ºC en unrecipiente impermeable de calor. En ella seagregan 3 trozos de hielo de 20 y cada uno a-20ºC. Determinar la temperatura deequilibrio.c) 20ºC b) 30ªC c) 10ªC

6. Un alumno de la academia construye unanueva escala llamada “Weber”, en la cualel punto de congelación del agua es10ªW y el punto de ebullición 370ªW. Sila temperatura del ambiente es de 15ºC.¿Cuánto marca la nueva escalatermométrica?a) 44º b) 32º c) 54º

3. En un calorímetro de equivalencia en aguaigual a 100g, se tiene 0,2dm3 de agua a50ªF, se introduce un cuerpo de 0.40 kg a343 K. Si la temperatura final del sistema es582ª R. Hallar el calor especifico del cuerpoen cal/gªCd) 3/2 b) 3/5 c) 6/2

4. Un camión que vaya a razón de 36km/h

frenar hasta detenerse. Calcular la

cantidad de calorías producidas por elcamión hasta detenerse (masa delcamión es 5000 kg)e) 60kcal b) 30kcal c) 45kcal

8. Se mezclan 400g de agua a 15ºC con200g de agua a 45ºC. ¿Cuál será latemperatura final de la mezcla?a) 12º b) 32º c)

25º

9. ¿Cuántas calorías son necesarias paraconvertir 15g de hielo a 0ºC en vapor deagua a 100ºC?a) 12,3 b) 3,09 c) 10,8

7. Hallar el aumento de volumen queexperimentan 100cm3 de mercuriocuando su temperatura se eleva de 10ºC a35ºC, si el coeficiente de dilatación cubicadel mercurio es 18.10-6 ºCa) 0,045 b) 0,053 c) 0,098

9. La temperatura de una barra de plata sube10ºC cuando absorbe 1.23kg de energía porcalor. La masa de la barra es de 525 kg.Determinar el calor especifico de la platab) 0,234 b) 3,09 c) 0,654

10. Un cubo de hielo cuya masa es de 50g y cuyatemperatura es de -10ºC se coloca en unestanque de agua, el cual se encuentra a 0ºC.¿Qué cantidad de agua se solidificara?a) 3.45g b) 2,731g c) 3,125g

11. Una bala de plomo de 100g es disparado,cuya temperatura es 40ºC lleva una velocidadde 100m/s y al quedar impregnado con ungran bloque de hielo a 0ºC. ¿Cuánto de hielose derretirá?a) 1g b) 2g c) 3g

12. ¿Qué cantidad de hielo a 0ºC se requieremezclar con un kilogramo de agua para bajarsu temperatura desde 80ºC a 40ºC?b) 1/2 b) 2/5 c) 1/3

14. Se tiene un termómetro en ºC mal calibrado,en donde la temperatura de fusión es 10ºC.cuando este termómetro marque 50ºC. ¿Cuálserá la temperatura verdadera en ºF?

a)100ºF b) 96ºF c) 104ºF

16. En una congeladora se colocan 1000g deagua a 20ºC y se obtienen cubitos de hielo a -5ºC. Calcule la cantidad de calor en caloríasque se extrajo de agua.a) -102, 5 b) 96 c) 104,8

17. ¿Qué cantidad de calor debe ceder mediolitro de agua a 50ºC para convertirse en hieloa 0ºC?a) 65000 b) 96000 c) 10400

18. A una temperatura de 17ºC una ventana devidrio tiene un área de 1.6m2. ¿Cuál será suárea final al aumentar su temperatura a32ºC? vidrio: 14.6x10-6

a) 1.60029 b)1.24580 c) 1.6003504

13. Un calorímetro tiene 50g de agua en su faseliquida a 0ºC se introduce en el 50g de hieloa -30ºC. Determinar la cantidad de agua quese solidifica cuando se alcanzar latemperatura de equilibrio, sabiendo que elcalorímetro no gana ni pierde calor.a) 9,1 b) 9,3 c) 9,5

15. Un calorímetro tiene 50g de agua en su faseliquida a 0ºC se introduce en el 50g de hieloa -30ºC. Determinar la cantidad de no gana nipierde calor.b) 9,1 b) 9,3 c) 9,5

19. Se tiene 50g de agua a 800ºC. ¿Cuántascalorías debe ceder para que se convirtieraen hielo a -10ºC?a) 8250 b) 9652 c) 8520

20. Si definimos una nueva escala termométricaºN en la cual el punto de ebullición del aguaes 500ºN y el punto de ebullición del hielo esde 100ºN la relación entre esta nueva escalaTN y la de Celsius TC es:a) TC + 150 b) 2TC + 100c) 4TC + 100

1.

2. T – 0 = 50 – (- 20) T = 70 T= 35° C 100-0 180 – (-20) 100 200

3.

-20° 0 T 40°

Q1 Q2 Q3Qfusión

Tfinal = T -40° C

200cm3=200g

-20° C

Q1 + QF + Q2 = 3

m.Ce. T°.Lf.m + m.Ce. T° = m.Ce. T°

60.1/2.20 + 80.60 + 60.1.(T) = 200. 1.(40-T)

260 T =2600

T = 10° C

100°C180°A

50°A T

0°-20° C

4. En primer lugar debemos determinar la cantidad de Joule que tiene en ese momentoantes de frenar, luego:V=36 km/h = m /2 = 500.100/2 = 250000 JV=10m/S Luego:

Q= =25000*0.24 Q= 60 000 cal Q=60 Kcal

5.

6.

7.

8.

Hielo

-10° C 0° C

Q gana

Q pierdeel agua

Q gana = Q pierdem. Ce. T° = Lf . Mx

50.1/2 . 10 = 80 Mx

Mx = 250/80

Mx = 3,125

9. Eo = m . v2 /2 = 1/10 .1002/2 = 500 gEc = 500 . 0,24 caloriasEc = 120 cal.

Lf . . m = m. Ce. T° + 120 cal.

80.m = 100 . 0,03 . 40 * 120M = 3g

10. QF+Q=Q2

Lfm+m.Ce.t= m.Ce.80m+40m=40000

0º 40º C 80 ºC 120m=40000

m=1/3 kg……. Rpta.

11.

12.

Si la temperatura incorrecta es 50° C,la verdadera es 40 ° C

Q-

-30° C

50 g-30° C

0° C

50 (1/2) (30) = x – 80

Rpta.

TermómetroMal calibrado

10° C

0° C 0° C

TermómetroCorrecto

F = 104 Rpta.

13.

20 ºC 0

QT=Q1+Q2+Q3

QT=10 (1)(-20)-80(10 )+ 10 (0.5)(-5)

QT=-20*10 -80(10 )-2.5*10

QT=- 102.5 Kcal…. Rpta

14.

0° CHielo

50° CAgua

m = 500 T° = 50° C

Q = + Q = m.80 + 6m T°Q = 500. 80 + 1 (500) (50)Q = 500. 80 + 1 (25000)Q = 500. 80 + 25000

Rpta.Q = 42500

Si 0,04 kg de metal a 80 °C se colocan en 0,15 kg de agua a 18 °C, y la temperatura final de la

mezcla es de 20 °C, ¿cuál es el calor específico del metal, (en cal/g°C)?

Si 0,08 kg de aluminio de calor especifico 0,21cal/g°C, a 100 °C se colocan en 0,105 kg de agua

a 13°C, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla?

Se dan dos recipientes con agua, uno a 80 °F y el otro a 200 °F. Se toma una cierta cantidad

de agua de cada recipiente y se mezcla obteniéndose 480 g de agua a 150 ° F. ¿Cuánta agua del

recipiente a mayor temperatura se utilizó?

Una muestra de 200 g de una sustancia a la temperatura de 100 °C se deja caer dentro de un

calorímetro que contiene 600 g de agua a la temperatura inicial de 20 °C. El calorímetro es de

cobre (0,096 cal/g °C) y su masa de 500 g. La temperatura final del calorímetro es de 25 °C.

Calcular el calor específico de la muestra, en cal/g °C.

¿Cuántas kilocalorías se liberan al cambiar 7,5 kg de vapor a 100 °C en agua a 40 ° C?

Si 5 kg de metal de calor específico 0,092 cal/g °C a una temperatura de 182,8 °C se colocan

en 1 kg de hielo a 0 °C, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla?

Si 0,12 kg de vapor a 120 °C se condensa en 3,5 kg de agua a 30 °C contenida en un calorímetro

de equivalente en agua igual a 0,1 kg, ¿cuál es la temperatura final de la mezcla?(calor

específico del vapor: 0,5 cal/g°C.)

Se dan dos recipientes con agua, uno a 80 °F y el otro a 200 °F. Se toma una cierta cantidad

de agua de cada recipiente y se mezcla obteniéndose 480 g de agua a 150 ° F. ¿Cuánta agua del

recipiente a mayor temperatura se utilizó?

Una muestra de 200 g de una sustancia a la temperatura de 100 °C se deja caer dentro de un

calorímetro que contiene 600 g de agua a la temperatura inicial de 20 °C. El calorímetro es de

cobre (0,096 cal/g °C) y su masa de 500 g. La temperatura final del calorímetro es de 25 °C.

Calcular el calor específico de la muestra, en cal/g °C.

¿Cuántas kilocalorías se liberan al cambiar 7,5 kg de vapor a 100 °C en agua a 40 ° C?

¿Cuánto tiempo podrá hacerse funcionar un motor de 209 J/s, accionando la energía liberada

por 1m de agua cuando la temperatura del agua desciende en 1 °C, si todo este calor se

convirtiese en energía mecánica?

Físico y matemático alemán, nacionalizado después estadounidense. Descubridor delmovimiento- browniano, el efecto fotoeléctrico y la teoría de la relatividad.

Albert Einstein (1879-1955). Físico y matemático alemán, nacionalizado suizo y más tarde

estadounidense. Fue uno de los genios más controversiales de todos los tiempos, que

revoluciono nuestra percepción del universo. Extravagante y distraído, pero también hombre

simple, se interesó profundamente por los asuntos del mundo y tuvo fe en la grandeza del ser

humano.

Su deseo infinito de comprensión y sed de conocimiento insaciable lo llevaron a realizar los más

importantes descubrimientos que revolucionarían la ciencia, la filosofía y el mundo de la física.

Ese mismo año, 1900, se casa con Mileva Maric, croata ella, con quien tiene dos

hijos: Hans Albert y Eduard. Obtiene al nacionalidad Suiza.

En 1902 ingresa a la oficina de patentes en Berna, Suiza. Entre ese año y 1909

publicó una serie de trabajos sobre física teórica. Envía sus trabajos a las

Universidades de Zurich y Bern. Al finalizar 1909 Einstein era nombrado

profesor asociado de física en la Universidad de Zurich y reconocido como el

principal pensador científico de habla alemana. En 1911 su destino fue la Universidad

de Praga y el Politécnico sueco en 1912, para culminar un año después con el

prestigioso y bien remunerado cargo de director del Instituto Kaiser Wilhelm.

Su matrimonio resultó un fracaso por lo que se divorcia de Mileva para contraer

nuevas nupcias con su prima Elsa Einstein, separada y con dos hijas, quien hizo

de filtro de los numerosos visitantes del físico alemán y una mujer comprensiva de su

trabajo.

http://ieselaza.educa.aragon.es/FisicaConceptualAplicada/Capitulo3/Archivos/CalorTemperatura.swf

http://www.construyendolaciencia.com/fisica-lab-calorimetria

"Los conceptos y principios fundamentalesde la ciencia son invenciones libres del

espíritu humano."

Dos cosas son infinitas: el universo y laestupidez humana; y yo no estoy seguro

sobre el universo."

"Hay dos formas de ver la vida: una es creerque no existen milagros, la otra es creer que

todo es un milagro."

http://www.seguidoresdelreydereyes.blogspot.com/2011/03/paris-completara-la-construccion-de-la.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Palacio_de_la_Paz_y_la_Reconciliaci%C3%B3nhttp://www.floornature.es/proyectos-cultura/proyecto-astana-kazajistan-piramide-de-la-paz-foster-and-partners-2006-4796/http://www.interciencia.es/PDF/History/Fisica%20Experimental%20en%20el%20XVIII_Calorimetria.PDFFísica: Teoriá y Practica. Walter Pérez Terrel, edición2011.Editorial:San Marcos, páginas 557-562-574.