Pregunta Resuelta - Tomada del Examen de Estado de abril de 2007

El siguiente enunciado se usara para las siguientes dos preguntas, marcadas como pregunta 1 y pregunta 2:

El calor especifico de una sustancia esta dado por la expresión:

Formula de calor especifico

en donde Q es el calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de una sustancia para que su temperatura aumente en una unidad.

Se tiene un calorimetro (recipiente construido para aislar térmicamente su contenido del exterior) de masa despreciable, con una masa de agua M a temperatura T.

pregunta-quimica-calorimetro

Pregunta 1

Se introduce un cuerpo de masa m a temperatura T0 . Si T0 > T, la temperatura Tf, a la cual llegará el sistema al alcanzar el equilibrio térmico, es

  • A. T0.
  • B. T.
  • C. menor que T.
  • D. menor que T0 pero mayor que T.

Pregunta 2

Si Tf es la temperatura final del conjunto y Ç1 es el calor especifico del agua y Ç2 el del cuerpo de masa m, el calor ganado por la masa de agua M es

  • A. M Ç2 ( T0 - Tf )
  • B. m Ç2 ( Tf - T0 )
  • C. M Ç1 ( Tf - T )
  • D. m Ç1 ( Tf - T )


Solucion

Recuerda hay dos factores muy importantes para encontrar rápidamente la solución a una pregunta tipo Icfes:

  1. Tener habilidad en la lectura, es decir leer rápidamente e interpretar la situación y
  2. Conocer sobre el tema que se esta tratando.

El tema tratado por esta pregunta es la termodinámica, que es el estudio científico de la interconversión del calor y de otras clases de energía. Aunque normalmente para resolver una pregunta tipo Icfes es recomendable manejar muy bien la teoría, no es necesario saberla de memoria. En muchas preguntas tu siempre debes pensar rápidamente en la parte practica del asunto y, en este caso nos están hablando de un objeto que se sumerge en un liquido, ambos con temperaturas distintas.

Que pasa cuando sumerges un trozo de hielo en un vaso de agua por ejemplo, el agua se enfría verdad. Y si sumerges un trozo de metal caliente dentro de otro vaso de agua, el agua se calienta un poco, verdad. En todos estos fenómenos, hay varios factores a tener en cuenta, por ejemplo, que tanto volumen de liquido tenemos, si no es un vaso de agua sino un valde muy grande, si el hielo es muy pequeño, si el metal esta demasiado caliente, etc.Piensa un poco sobre esto y te será más fácil
interpretar cualquier pregunta de este tema de termodinamica.

Solución a la pregunta 1

Nos dicen que la temperatura del objeto que se sumerge en el agua es T0 y que la temperatura del agua es T en el momento antes de sumergirse, y que T0 > T . Si tu ves la parte practica de la pregunta, nos dicen que es un objeto caliente que se sumerge en agua. Y nos piden que analicemos la situación para saber cual sera la temperatura final Tf de todo el conjunto, facil verdad, pues el objeto se enfriara un poco y el agua se calentara hasta que todo el conjunto tenga una temperatura uniforme. recuerda que debemos asumir condiciones muy ideales pues no habrá perdida de calor hacia el ambiente.

Entonces siguiendo con el análisis del fenómeno, tu ya sabrás que la temperatura al alcanzar el equilibrio térmico, sera igual para el agua que para el objeto introducido, y debe ser menor que la temperatura que tenia el objeto, pero mayor que la temperatura que tenia el agua; osea que la respuesta es la D. pero analicemos cada una de las respuestas para apreciar mejor la diferencia.

  1. La respuesta A nos plantea que la temperatura final de equilibrio es T0, muy falso pues el objeto debe enfriarse y aquí se plantea que permanece igual.
  2. La respuesta B nos dice que el objeto se enfría tanto hasta alcanzar la temperatura del agua T, esto también es falso, pues el agua debe calentarse un poco. Si este fenómeno no se diera dentro un calorimetro, es decir ( un recipiente que no permite que se den perdidas de energía), la temperatura final después de algun tiempo seria T, pero el calorimetro no permite que haya perdidas, por tanto esta respuesta es falsa.
  3. con el análisis de la respuesta D, también concluimos lo mismo para la D, pues esta respuesta nos dice que todo el sistema se va enfriar mas aun que la temperatura que tenia el agua, pero con en el análisis anterior, el calorimetro no permite que se de esto, pues no hay perdidas hacia el ambiente.
  4. La respuesta D nos dice que la temperatura final es menor que la del objeto al momento de sumergirse y que es mayor que la del agua en este mismo instante. Por supuesto la temperatura de equilibrio estará en un punto intermedio entre las dos temperaturas de los dos cuerpos que se
    pusieron en contacto.

Solución a la pregunta 2

Para resolver esta pregunta debes analizar muy bien las variables que se manejan en esta expresión de calor especifico, es decir en

Formula de calor especifico

En un momento continuamos... Piensa un poco acerca de esto.