Segunda parte Sesión 2 Unidad 3 (diferido) - Contenido educativo
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Calcula la energía necesaria para pasar 200 gramos de agua de 20 a 45 grados centígrados.
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O sea, tenemos que calentar el agua de 20 a 45 grados.
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Entonces, no hay cambio de estado.
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¿Qué ecuación necesitamos para calcular esto?
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Pues la que hemos visto, el calor, en este caso, se lo tenemos que aportar.
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Es igual a la masa por el calor específico por incremento de temperatura.
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Lo podemos hacer con varias unidades, quiere decir que este calor nos puede dar en calorías o lo podemos pasar a julios.
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En este caso lo vamos a hacer de la siguiente manera, aplicando esta fórmula que es para el calor, es igual a la masa de agua, que son 200 gramos, es igual a la masa de agua, que son 200 gramos.
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Por el calor específico del agua, vemos que el calor específico del agua es una caloría por cada gramo y grado centígrado. ¿Qué quiere decir? El calor específico es la energía que se necesita, en este caso en calorías, para que un gramo de una sustancia eleve su temperatura en un grado centígrado, ¿vale?
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Entonces, lo ponemos el calor específico, una caloría por cada gramo y grado centígrado.
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Y el incremento de T es la diferencia entre la temperatura final y la temperatura inicial.
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En este caso son 45 menos 20 grados centígrados.
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Y esto es igual, bueno, tenemos en cuenta que estos gramos que multiplican con estos que dividen
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lo simplificamos y los grados centígrados lo mismo. Entonces el resultado me va a quedar
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en calorías. Entonces esto sería igual a 200 por 1, que es 200, y por 45 menos 20 son
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25. Y en las unidades que me quedan, que son calorías. Y esto es igual a 5.000 calorías.
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Ese es el calor que se necesita en este caso. La energía necesaria para fundir un kilogramo
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de hielo para fundir. Te da el dato calor de fusión del hielo igual a 80 calorías
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por cada gramo. Quiere decir que el hielo que está en estado sólido al fundir pasa
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a líquido y esa temperatura constante, bueno, pues por cada gramo que se funda vamos a gastar
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80 calorías. El calor de fusión de cambio de estado del hielo es 80 calorías por cada
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Si calculamos el calor total, teniendo en cuenta que SO es igual para que fundan este kilogramo de hielo, es igual a la masa, la fórmula sería la masa por el calor de fusión, ¿vale?
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Calor de, se llama calor latente de fusión.
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Bueno, entonces, ¿qué masa tenemos?
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Pues tenemos un kilogramo.
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Lo vamos a pasar a gramos.
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Entonces, un kilogramo son mil gramos.
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No hace falta que haga factores de conversión porque ya lo sabéis, ¿no?
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Entonces, el calor que se necesita, absorbido por el hielo, sería calor absorbido por el hielo,
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sería igual a la masa que son mil gramos cada gramo.
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Simplificamos los gramos, cada gramo, simplificamos los gramos y me da 80.000, 80.000 calorías se necesita, o sea, el hielo para fundir toda esa masa de hielo necesita, absorbe 80.000 calorías.
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Además, vamos a recordar, si tenemos 15 decímetros cúbicos de vapor de agua a 100 grados centígrados y 1,013 por 10 a la 5 pascales, ¿cuántos moles tenemos? ¿A cuántos gramos equivalen?
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Bueno, pues para hacer este ejercicio utilizamos la ecuación de los gases, ¿vale? E por V es igual a nRT. Entonces, sabemos que el decímetro cúbico, que un decímetro cúbico, que es un volumen, equivale a un litro de capacidad.
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Entonces ya sabemos el volumen, sabemos la temperatura que es igual a 100 grados centígrados que son 373 grados Kelvin y sabemos la presión que me la dan en pascales pero yo sé que una atmósfera equivale a 1,013 por 10 a la 5 pascales.
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Luego tenemos una atmósfera de presión. Sustituimos valores en la fórmula y nos queda el número de moles, si los despejamos, es igual a P por V partido por RT.
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La presión es una atmósfera por el volumen que tenemos 15 litros, 15 decímetros cúbicos, 15 litros dividido entre 0,082 atmósferas litro partido por Kmol y por la temperatura en Kelvin, que son 373 K.
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¿Vale? Entonces vamos a simplificar unidades, los litros con los litros, litros con litros, atmósferas con atmósferas, kelvin con kelvin y estos moles me suben al numerador, están en el denominador del denominador y me suben al numerador.
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Entonces, el resultado me queda en moles. Me quedan estos. Vamos a ver cuántos gramos tenemos de vapor.
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Entonces, la masa del vapor en gramos sería igual a 0,49 moles y multiplicamos por el factor de conversión que me relaciona el número de moles con los gramos.
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Sabemos que un mol pesa 18 gramos, entonces me da 8,33 gramos de vapor.
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Calcula la cantidad de energía en forma de calor que se necesita para pasar un kilogramo de hielo a menos 5 grados centígrados.
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Queremos que pase la agua líquida a 25 grados centígrados.
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Entonces aquí hay que suministrar calor, pero lo vamos a hacer en varias etapas.
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Primero necesitamos que este kilogramo de hielo se caliente de menos 5 grados centígrados hasta 0 grados centígrados.
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¿Por qué? Porque a 0 grados centígrados es cuando luego va a ocurrir el cambio de estado.
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Ya tenemos con una cantidad que le hemos aportado curso 1, ya tenemos el kilogramo de hielo, es hielo, pero a 0 grados.
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Todavía es sólido.
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Después necesitamos otro calor, otra cantidad de calor que le vamos a llamar CO2 para fundir, para el cambio de estado.
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Este hielo que está a 0 grados centígrados funde, pongo aquí un kilogramo de hielo fundido, es agua, es líquido, a 0 grados, a temperatura constante.
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Y luego, una vez que tenemos a 0 grados el agua líquida, pero seguimos con ese kilogramo, o sea, 1000 gramos, tenemos que aportarle otro calor, otra cantidad de calor, Q3, pero sin cambio de estado para pasarlo a 25 grados centígrados.
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Voy a poner aquí el 5, 25 grados centígrados.
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Bueno, entonces vamos a ir desarrollando el ejercicio en tres etapas.
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Primero, necesito un calor curso 1 sin cambio de estado para pasar este hielo que está a menos 5 hasta hielo a 0 grados.
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Vamos a considerar el calor específico del hielo, lo vamos a aproximar al calor específico del hielo, esta vez aproximadamente 0,5 calorías por cada gramo y grado centígrado.
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Esas son las unidades del calor específico.
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El calor que hace falta, sabes que el calor específico en este caso sería el hielo,
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la cantidad de energía, en este caso son calorías,
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que se necesitan para que un gramo de hielo se caliente un grado centígrado, ¿vale?
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Suba su temperatura en un grado centígrado.
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Entonces, en este caso sería Q1 igual a la masa del hielo.
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Vamos a calcular.
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La masa del hielo es un kilogramo, pues la masa sería mil gramos, por el calor específico del hielo, que son 0,5, vamos a considerar 0,5 calorías por cada gramo y grado centígrado, y por la diferencia de temperatura, temperatura final menos temperatura inicial.
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Entonces, vamos a llegar a 0 grados, 0 menos la inicial, que es menos 5.
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Entonces, esto sería igual a, vamos a simplificar unidades, los gramos con los gramos, los grados centígrados aquí son grados centígrados y nos queda al final 1000 por 0,5 y menos por menos más, 0 menos menos 5 son 5.
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¿Vale? Entonces nos quedan 2.500 calorías. 2.500 calorías.
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Bueno, pues ya tenemos CUSU 1
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CUSU 2 se refiere a un calor de cambio de estado
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Entonces, CUSU 2 se calcularía
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Vamos a hacer que este kilogramo de hielo que está a 0 grados
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Funda a 0 grados, hay cambio de estado
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Entonces, este calor sería igual a la masa
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Por el calor CSUF, calor latente de fusión del hielo
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El calor latente de fusión del hielo es otro dato que nos da el ejercicio.
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Aproximadamente, vamos a poner que es por, bueno, esto es igual a el calor latente de fusión del hielo.
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La masa son mil gramos por el calor latente de fusión del hielo.
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Vamos a aproximarlo, vamos a considerar que es aproximadamente 80 calorías por cada gramo.
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Y esto es igual a 80.000, tachamos los gramos, 80 por 1.000, 80.000 calorías.
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Ya tenemos dos Qs, 2.500 y 80.000.
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Ponemos aquí el dato de el calor latente de fusión del hielo,
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O sea, C su F, el hielo, Holanda su F, a veces lo llamamos aproximadamente, vamos a poner aproximadamente 80 calorías por cada gramo.
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Una constante significa que para que un gramo de hielo funda se necesitan 80 calorías, o sea, necesitamos 80 calorías por cada gramo que funde, ¿vale?
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Bueno, y por fin, por último, vamos a hallar esta Q3, que es otra cantidad de calor. Ya tenemos que el hielo ha fundido, pero seguimos teniendo un kilogramo. Entonces, ahora está a 0 grados. Tenemos que pasar este kilogramo de hielo de agua líquida, perdón, de 0 grados a 25 grados centígrados.
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Entonces, es otro calor sin cambio de estado. Entonces, este calor se calcula como el primero. Sería igual a la masa por el calor específico, vamos a ponerla, tenemos agua por el calor específico y por el incremento de temperatura, masa de agua, que antes era hielo.
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Entonces, esto es igual, son los mil gramos, tenemos mil gramos por el calor específico del agua.
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El calor específico del agua es una caloría, como hemos dicho ya varias veces, por cada gramo y grado centígrado y por el incremento de temperatura.
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La temperatura a la que queremos que llegue es de 0 a 25, luego sería 25 menos 0, 25 menos 0 es 25 grados centígrados.
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Y esto es igual a, simplificamos los gramos y simplificamos los grados centígrados y esto me sale exactamente igual a absorber el hielo para pasar la cantidad de energía o que tenemos que aportar al hielo para que ese kilogramo de hielo funda, primero se caliente, después funda y después llegue a 25 grados centígrados.
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Este calor sería igual, el calor total es igual a Q1 más Q2 más Q3, tenemos Q1, 2.500 calorías, más Q2 que son 80.000 calorías,
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más Q3 que son 25.000 calorías
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y esto es igual a
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al sumar las tres
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Q1, Q2 y Q3 nos daría
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107.500 calorías
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El problema dice lo siguiente, una bola de cierto metal que tiene una masa de 50 gramos y está inicialmente a 90 grados centígrados,
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se introduce en un calorímetro a presión constante y que con capacidad calorífica consideramos despreciable,
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significa calorímetro 150 gramos de agua a 23 grados centígrados.
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Entonces, la temperatura se elevó en el calorímetro a 25 grados centígrados.
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Calcula el calor específico del metal de la bola
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Hay que calcular el calor específico del metal
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Entonces, si se considera el calorímetro como un sistema aislado
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No se trasfríe de calor a los alrededores
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Podemos decir que el calor que cede el plomo
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Que es el que está a más temperatura
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es igual al calor que absorbe el agua
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que está a menor temperatura
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de tal manera que el plomo se enfría
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y el agua se caliente
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con lo cual podemos poner que
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calor por metal
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más calor absorbido
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por el agua
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es igual a cero, ¿vale?
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Entonces, en este caso, no hay ningún cambio de estado,
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con lo cual, para calcular estos calores,
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tanto el cedido como el absorbido,
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utilizamos la ecuación
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calor es igual a masa por calor específico
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por incremento de temperatura.
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Entonces, vamos a calcular primeramente
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el calor cedido por el metal. Q cedido es igual a la masa, que son 50 gramos, por el
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calor específico, que esta es la incógnita, están a 25 grados centígrados. Luego hay
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que poner la temperatura final, 25, están a 25 grados centígrados. Luego hay que poner
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la temperatura final, 25 menos 90 grados centígrados. ¿Cuál es el calor absorbido
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por el agua? Pues calor absorbido por el agua es igual, con la misma fórmula que tenemos
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aquí, calor cedido absorbido sin cambio de estado, en este caso el calor absorbido por
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el agua es igual a la masa del agua, que son 150 gramos, por el calor específico del agua,
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que es una caloría por cada gramo y grado centígrado, y por la diferencia de temperatura.
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El agua inicialmente estaba a 23, al final está a 25. Entonces ponemos 25 menos 23,
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es decir, temperatura final menos temperatura inicial, grados centígrados.
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Si podemos calcular el calor, ahora directamente el calor absorbido por el agua.
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Vamos a simplificar los gramos, los grados centígrados, y me queda el resultado en calorías.
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Son 150 por 2, 25 menos 23, hay que plantear siempre la ecuación de esta manera.
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En este caso, vemos que el calor absorbido por el agua nos da un valor positivo.
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Según el criterio que decíamos de signos, cuando algo absorbe calor, ese calor es positivo.
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Ahora vamos a ver el calor cedido, lo repasamos, que teníamos por el metal que es igual a 50 gramos por el calor específico y por 25 menos 90 grados centígrados.
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Pues hacemos el balance, sumamos calor cedido más calor absorbido igual a cero.
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Vale, entonces nos queda, vamos a poner esto mejor, vale, entonces ponemos calor cedido más calor absorbido igual a cero,
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Con lo cual nos queda la ecuación 50 gramos por calor específico y por 25 menos 90 son menos 65 grados centígrados por menos 65 grados centígrados, ¿vale?
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Este es el calor cedido, más el calor absorbido por el agua, que son 300 calorías, pues esto es igual a cero.
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Con lo cual, entonces, vamos a ver, nos había quedado esta ecuación de aquí abajo.
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Entonces, multiplicamos 50 por 65, consigno menos, más por menos, menos, me queda menos 3.250.
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¿Qué unidades tengo? Tengo gramos, tengo grados centígrados y tengo la incógnita, que es C, el calor específico que me piden.
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Entonces, lo pongo aquí, gramos, grado centígrado y el calor específico en rojo para que se vea mejor.
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Más las 300 calorías que era el calor absorbido, igual a cero.
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Con lo cual, podemos pasar al segundo miembro y dejar las 300 calorías que están positivas en el primer miembro y pasamos los 3.250 gramos, grados centígrados y CE, calor específico, que es la incógnita, al segundo miembro.
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Entonces despejamos el calor específico y el calor específico me da igual a 300 calorías dividido entre 3250 gramos y grado centígrado.
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Con lo cual vemos que el calor específico me queda en sus unidades correctamente, que son calorías por cada gramo y grado centígrado.
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Y esto me da nueve calorías por cada gramo y grado centígrado.
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Aunque se me ha desproporcionado un poquito la pizarra, ese es el resultado del calor específico del metal desconocido.
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- Materias:
- Química
- Niveles educativos:
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- Formación Profesional
- Ciclo formativo de grado superior
- Primer Curso
- Segundo Curso
- Autor/es:
- M J V
- Subido por:
- M. Jesús V.
- Licencia:
- Todos los derechos reservados
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- Fecha:
- 13 de enero de 2025 - 20:49
- Visibilidad:
- Clave
- Centro:
- IES LOPE DE VEGA
- Duración:
- 22′ 24″
- Relación de aspecto:
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- Tamaño:
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