PROBLEMAS
Calor y energía térmica
1. Considere el aparato de Joule descrito en la figura. Las dos masas son de
1.50 kg cada una y el tanque se llena con 200 g de agua. ¿Cual es el aumento
de la temperatura del agua después de que las masas descienden una
distancia de 3.00 m?
Solución
Suponiendo que toda la energía potencial se convierte en calor, el aumento en
la temperatura es
ΔT = 2mgh/maguaC = 2(1.5 kg)( 9.81 m/s2)(3 m)/(0.2 kg)(1480 J/kg oC) = 0.29 oC

2. Una persona de 80 kg que intenta de bajar de peso desea subir una
montaña para quemar el equivalente a una gran rebanada de pastel de
chocolate tasada en 700 calorías (alimenticias). ¿Cuanto debe ascender la

persona?
Solución
mgh = Q = 700 x 103 cal x 1.480 J/cal = 1036 x 103 J
la altura h = Q/mg = (1036 x 103 J)/(80 kg)(9.81 m/s2) = 1,320 m.

3. El agua en la parte superior de las cataratas del Niagara tiene una
temperatura de 10°C. Si ésta caeuna distancia total de 50 m y toda su energía
potencial se emplea para calentar el agua, calcule la temperatura del agua en
el fondo de la catarata.
Solución
Energía potencial: Ep = mgh
Calor absorbido por el agua para elevar su temperatura: Q = mCΔT
La energía potencial se transforma en calor: Ep = Q
mCΔT = mgh
ΔT = gh/C = (9.81 m/s2)(50 m)/4186 J/kg oC) = 0.117 oC
Tf – Ti = 0.117
Tf = Ti + 0.117 = 10.117 oC

Capacidad calorífica, calor específico y calor latente
4. ¿Cuantas calorías de calor son necesarias para aumentar la temperatura de
3.0 kg de aluminio de 20°C a 50°C.
Solución
Q = mCAlΔT = (3000 g)(0.215 cal/g oC)(50 oC – 20 oC) = 19,350 calorías.
5. La temperatura de una barra de plata aumenta 10.0°C cuando absorbe 1.23
kJ de calor. La masa de la barra es de 525 g. Determine el calor específico de
la plata.
Solución
Q = mCHgΔT
Despejando CHg
CHg = Q/mΔT = (1230 J)/(525 g)(10 oC) = 0.234 J/g oC