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Corrección ejercicios de calorimetría

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Subido el 19 de febrero de 2024 por Ana M. S.

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Ejercicios de calorimetría resueltos con locución del desarrollo matemático a medida que se escribe

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El ejercicio consiste en pasar 4 kilos de hielo de menos 20 grados a 40. 00:00:02
Esto necesita energía, necesita un calor. 00:00:09
¿De dónde se saca? 00:00:11
Del vapor de agua a 100 grados con el que ponemos en contacto el hielo. 00:00:12
De manera que el vapor de agua a 100 grados es la temperatura de cambio de estado. 00:00:16
Entonces, ese vapor de agua desprende calor al cambiar de estado 00:00:21
y luego sigue desprendiendo calor hasta enfriarse a los 40 grados, que es la temperatura de equilibrio. 00:00:25
Bien, lo primero que tenemos que hacer, como digo siempre, es poner el esquema. 00:00:31
Aquí tenemos por un lado el vapor a 100 grados centígrados, 00:00:35
que la primera transformación que va a tener lugar es pasar a líquido a 100 grados, 00:00:41
cambio de estado, sin variación de temperatura. 00:00:50
Y luego este agua líquida pasa a 40 grados, que es la temperatura de equilibrio. 00:00:52
¿por qué sufre esta transformación el vapor? 00:00:59
porque lo estamos poniendo en contacto con el hielo 00:01:03
con 4 kilos de hielo que está a menos 20 grados centígrados 00:01:05
entonces si le suministramos calor el hielo se calienta hasta 0 grados centígrados 00:01:10
cambia de estado a líquido a 0 grados centígrados sin cambio de temperatura 00:01:15
y el líquido se calienta hasta la temperatura de equilibrio que es 40 grados centígrados 00:01:21
Es decir, tenemos un calor 1 que desprende el vapor al cambiar de estado, el 2 al enfriarse, el 3 el hielo lo absorbe al calentarse, el hielo cambia de estado y el agua líquida que procede del hielo se calienta hasta 40 grados. 00:01:28
Ahora vamos a ir poniendo a qué corresponde cada uno de los calores. 00:01:49
el primero es la masa de vapor, que lo desconocemos porque es lo que nos pide 00:01:52
por el calor de cambio de estado, en este caso ya os comenté que era de condensación 00:01:59
por lo tanto es menos 540 calorías partido gramo 00:02:07
más, el siguiente es la masa de vapor que se enfría hasta los 40 grados 00:02:13
Ya tenemos agua líquida, por tanto, el calor específico es una caloría partido gramo grado centígrado. 00:02:24
Y la variación de temperatura es final menos inicial. 00:02:31
Continuamos con el hielo, porque no lo he puesto, pero el calor uno más el dos más tres más cuatro más cinco es igual a cero. 00:02:38
Y en este caso no tenemos en cuenta el equivalente en agua del calorímetro, suponiendo que lo hagamos en un calorímetro, o no tenemos en cuenta qué calor intercambia el recipiente donde se hace. 00:02:52
Por tanto, lo despreciamos. 00:03:03
Bien, continuamos con el calor 3, que es el del hielo. 00:03:06
El del hielo que se calienta. Es una variación de temperatura. 00:03:10
Por tanto, la masa del hielo, que es 4 por 10 elevado a 3 gramos, por el calor específico del hielo, que es 0,5 calorías partido gramo grado centígrado, y por la diferencia de temperatura, 0 grados menos menos 20 grados centígrados. 00:03:15
Sigo por aquí abajo. 00:03:35
Más, el calor 4 es la masa del hielo, es decir, los 4000 gramos que cambia de estado 00:03:36
¿Cuál es la entalpía de cambio de estado? 00:03:46
En este caso absorbe 80 calorías gramo, que es lo que nos dice el enunciado 00:03:48
No he copiado los datos, los tenéis en la hoja 00:03:55
más el siguiente es el calor 5 que es la masa de hielo 4 por 10 elevado a 3 gramos 00:03:57
por el calor específico que es esa masa de hielo que ya es agua líquida 00:04:08
con lo cual una caloría partido gramo, grado centígrado 00:04:14
y por la diferencia de temperatura que es 40 menos 0 grados centígrados 00:04:17
todo esto igual a cero 00:04:26
si hacemos ahora el cálculo de cada uno de los términos 00:04:28
pues tendríamos el primero menos 540 masa de vapor 00:04:31
el siguiente es menos 60 masa de vapor 00:04:38
El siguiente sería los 20 grados de diferencia por 0,5 por 4.000 00:04:46
Total, esto es los 40.000 00:04:58
Voy a borrar el punto porque yo siempre el punto lo pongo como una coma para que no haya dudas 00:05:02
Aquí lo pongo con comas, el separador de decimales 00:05:10
porque es que si lo pongo con puntos la mayoría de las veces me da una rayita 00:05:14
entonces pongo la coma, vale 00:05:17
hemos dicho que es 40.000, que es 4 por 10 elevado a 4 00:05:19
más, el siguiente es los 4.000 de la masa por 80 del cambio de estado 00:05:24
que es 320.000 o 3,2 00:05:39
vamos a poner la notación científica que lo vamos a hacer mejor 00:05:42
4 por 10 elevado a 4 00:05:45
4 por 10 elevado a 4 00:05:48
más 4 por 10 elevado a 3 por 80 es 3,2 por 10 elevado a 5 00:05:53
Y por último, tendríamos los 40 grados de diferencia por los 4 por 10 elevado a 3, que son 1,6 por 10 elevado a 5. 00:06:02
Todo ello igual a 0. De manera que tenemos menos 600 masa de vapor más 4 por 10 elevado a 4 más 3,2 por 10 elevado a 5 y más 1,6 por 10 elevado a 5. 00:06:22
4 por 10 elevado a 4 más 3,2 por 10 elevado a 5 más 1,6 por 10 elevado a 5 00:06:44
Esto son 5,2 por 10 elevado a 5 igual a 0 00:06:55
Despejando la masa de volumen sería menos 5,2 por 10 elevado a 5 00:07:04
dividido entre menos 600. El resultado sería 866,7 gramos de vapor que se necesita 00:07:13
para pasar los 4 kilos de menos 20 hasta 40 grados centígrados, 867 grados 00:07:34
y este es el resultado del ejercicio 00:07:46
el siguiente, para hacerlo en el mismo archivo, es el otro por el que me habéis preguntado 00:07:52
que es el 17 00:08:00
el 17 es bastante sencillo, es igual que el 16, bueno igual, parecido 00:08:01
en el caso anterior calentábamos el hielo o una sustancia 00:08:08
lo calentábamos utilizando otra sustancia que se enfriaba, como era el vapor de agua 00:08:13
en este caso vamos a calentar el agua, queremos calentar un baño de agua con 3 kg de 20 grados 00:08:19
y queremos tenerlo durante 6 minutos y lo que nos pregunta es a qué temperatura va a alcanzar ese agua. 00:08:30
Como lo que tenemos es un baño de una potencia de 2000 vatios, vamos a utilizar un sistema de calefacción conectado a la red. 00:08:41
La potencia es el trabajo partido por el tiempo o lo que es lo mismo, 00:08:53
la energía partida por el tiempo 00:08:59
el tiempo lo tenemos, son 6 minutos 00:09:03
la potencia son 2000 vatios 00:09:06
con lo cual lo único que tenemos que determinar es 00:09:09
cuál es esa energía 00:09:12
y calculando la energía 00:09:15
sabremos el calor que le vamos a suministrar a esos 3 kilos de agua 00:09:17
aplicamos calor igual a masa por calor específico 00:09:22
variación de temperatura y ya lo tendríamos 00:09:26
Pero hay varios inconvenientes. En primer lugar es que sólo el 90% de la energía se va a aprovechar. 00:09:27
Con lo cual de 2000 vatios de energía de potencia total, de los 100 totales, sólo vamos a aprovechar 90 reales. 00:09:35
Por lo tanto, ¿cuál es la potencia que vamos a utilizar en realidad? Pues 1800 vatios. Entonces con eso es con lo que vamos a trabajar, con los 1800 vatios. 00:09:49
también tenemos que tener en cuenta que nosotros luego en la fórmula del calor 00:10:03
vamos a utilizar calorías porque el calor específico que no lo sabemos son calorías partido gramo grado centígrado 00:10:13
por tanto estos julios que vamos a obtener los tenemos que pasar a calorías 00:10:19
pero bueno vamos por partes 00:10:26
Los 1800 vatios es igual a cuánta energía nos va a proporcionar en 6 minutos 00:10:27
En el sistema internacional los vatios son en segundos, con lo cual es 6 por 60 segundos 00:10:36
La energía que obtenemos, ya os he dicho antes que era en julios 00:10:44
Y es, lo voy a poner con todas las cifras, no voy a utilizar en este caso la notación científica 00:10:49
pero bueno, son 648.000 julios 00:10:53
como no queremos julios sino que queremos calorías 00:10:59
sabemos que una caloría es 4,19 julios 00:11:04
Por tanto, en calorías, lo que tenemos es 1, 5, 4, 8, 0, 2 calorías, poniendo todas las cifras que me da la calculadora. 00:11:22
¿De acuerdo? Bien, esa es la energía en calorías. ¿Qué es lo que tenemos que hacer? Con este calor calentar una masa de agua con el calor específico del agua y teniendo en cuenta la temperatura final que queremos alcanzar y la temperatura inicial de la que partimos. 00:11:41
Por tanto, estas son las calorías que hemos calculado, igual a la masa que son 3.000 o 3 por 10 elevado a 3, 3 por 10 elevado a 3 gramos de agua por el calor específico, una caloría partido gramo, grado centígrado y la variación de temperatura. 00:12:01
la variación de temperatura es lo que me pide 00:12:28
la temperatura final 00:12:31
temperatura final lo desconozco 00:12:33
partiendo de una temperatura inicial 00:12:35
de 20 grados centígrados 00:12:36
aquí no hay ningún intercambio de calor 00:12:38
aquí simplemente lo que quiero calcular 00:12:40
es la temperatura final 00:12:42
despejando todo esto 00:12:43
que entiendo que sabéis despejarlo 00:12:45
pero bueno, lo voy a ir haciendo pasito por pasito 00:12:47
1, 5, 4, 8, 0, 2 calorías 00:12:49
es igual a 00:12:53
3 por 10 elevado a 3 00:12:55
temperatura final menos 60 por 10 elevado a 3 00:12:57
multiplico esto por la temperatura final y esto por menos 20 00:13:04
lo he multiplicado también por 1 pero no varía 00:13:09
de manera que la temperatura final que alcanza el agua 00:13:12
es la que tenéis en el ejercicio 00:13:17
en el resultado del ejercicio 72 grados centígrados 00:13:20
Muy importante el rendimiento y muy importante las unidades y luego cambiar aquí de unidades a calorías para que coincida con el calor específico y todo lo demás son matemáticas. 00:13:25
Bien, espero que se entienda el vídeo y que entendáis cómo se hace el ejercicio y que os salga. 00:13:43
Subido por:
Ana M. S.
Licencia:
Reconocimiento
Visualizaciones:
8
Fecha:
19 de febrero de 2024 - 10:16
Visibilidad:
Clave
Centro:
IES VICENTE ALEIXANDRE
Duración:
13′ 49″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
1440x1080 píxeles
Tamaño:
66.68 MBytes

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