ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

TERMODINÁMICA 13. Cambios de estado I

 

 

244. Dada la gráfica de la figura, para el cambio de estado de una determinada sustancia, dirás que el calor latente de dicho cambio para la misma valdría en J/kg:

a)83                b)0.12             c)1,2                d)0,83

 

 

 

245*. En el cambio de estado que se visualiza en la figura,  dirás  que la energía absorbida para producirlo, por unidad de masa será:

a)  Su calor latente de vaporización

b)  Pequeño porque las partículas alcanzan mayor grado de libertad

c) Grande porque se necesitará mucha energía para romper las fuerzas de cohesión

d) El calor latente de fusión

 

 

246*.Contemporáneo a Black, Crawford, en su libro “Experiencias sobre el calor animal”, supone que los cuerpos adquieren  mas capacidad para contener “calórico” en el momento cuando pasan de un estado físico a otro, y lo explica porque cuando pasan  de estado líquido al aeriforme, aumenta su volumen y ello hace que consuman cantidad de calórico. Curiosamente esta explicación inicial, hace 250 años, es la misma que la que se da actualmente a  los alumnos, para justificar que el calor latente de vaporización sea mayor que el de fusión dado que en dicho cambio de estado al aumentar el volumen:

a)  También aumenta el grado de libertad de las moléculas

b) Se separan más las moléculas

c) Se rompen más enlaces                                                                

d) Se rompen enlaces más fuertes

 

255*. Visto el concepto de capacidad calorífica, dirás que se puede representar fácilmente en una gráfica, como la de la figura ya que es:

a) La pendiente de  dicha gráfica                 

b) El corte con el eje vertical

c) B/H                                                           

d/ H/B

 

 

 

253. Naturalmente la capacidad de movimiento depende del grado de libertad que tengan las partículas que lo forman, y por lo tanto de la naturaleza de las uniones que se establecen entre las partículas, o sea de la estructura de la materia que las forman. Por este motivo siempre que existan enlaces mas fuertes la capacidad calorífica será menor, y por ello, generalmente dada la gráfica que relaciona Q y la variación de temperatura de la misma  sustancia en diferente estado físico, dirás que

a) La 1 siempre corresponderá a su estado sólido               

b) La 2 corresponderá al estado gaseoso

c) La 3 corresponderá a su estado líquido                           

d) La 2 corresponderá a su estado líquido

 

254. La diferencia actual entre calor específico y capacidad calorífica, es que mientras aquél hace referencia a la unidad de masa que intercambia la energía, ésta última es independiente de ella, y por ese motivo el calor específico se podía definir también como:

a) La capacidad calorífica por gramo

b) La capacidad calorífica multiplicada por la masa en kilos

c) La capacidad calorífica entre la masa en kilos

d) La capacidad calorífica dividida por la variación de temperatura

 

 

250. Los físicos no estaban de acuerdo con atribuir al calor latente todos los fenómenos que ocurrían en los cuerpos incluso cuando su temperatura variaba. Black, en una conferencia en Glasgow, en 1763, señala que los cuerpos absorben diferentes cantidades de calor para aumentar su temperatura, un mismo número de grados, y que no se podía considerar consecuencia de su calor latente, que sólo se refería al cambio de estado. El físico sueco Wilke bautiza en 1772, a esta propiedad como calor específico, aunque Crawford, la define como “capacidad para el calor” o capacidad calorífica, y Kirwan elabora la primera tabla de calores específicos, una relación similar es la que aparece en la figura. De ella se puede concluir que:

a) Por lo general los sólidos tienen menor calor específico que los líquidos

b) Los metales tienen un calor específico muy alto

c) El agua  tiene un  calor específico anómalo

d) Los gases tienen calores específicos menores que los sólidos

 

249*. Si calentamos un objeto metálico, y lo tocamos nos quemamos, sin embargo la misma masa de agua, calentada el mismo tiempo, nos permite nadar y encontrarnos bien en ella. La capacidad calorífica  mide la capacidad de la sustancia para almacenar energía interna, y por lo tanto de recibir o desprender mayor cantidad de energía calorífica. Por este motivo:

a) Puede medir la naturaleza de las uniones entre las partículas que la forman

b) Los sólidos como no pueden almacenar energía, la recibida la emplean para subir su temperatura

c) El agua debido a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman y rompen la tiene muy alta

d) Los líquidos con fuerzas de enlace menores que los sólidos la tendrán siempre mayor

 

247. Dada la figura, para la fusión  de una determinada sustancia, dirás que el calor latente del de  dicho cambio de estado valdrá en J/kg:

a)3                  b)30                c) 0,33             d)33

 

 

 

248. Laplace, en 1780, y por lo tanto mucho antes que se enunciara la conservación de la energía, escribía en su “Memoria sobre el calor”, lo siguiente: “En todos los movimientos en los que no se producen cambios bruscos, existe una ley que los geómetras  hemos designado como principio de conservación de las fuerzas vivas… si los cuerpos están animados por fuerzas aceleradoras, la fuerza viva es igual  a la que tenía originalmente… El calor es la fuerza viva que resulta de los movimientos insensibles de las partículas de un cuerpo, y es la suma de los productos de su masa, por el cuadrado de su velocidad, por eso se deben cambiar los nombres de calor libre, calor combinado y calor degradado, por lo de fuerza viva, pérdida de fuerza viva, y aumento de fuerza viva”. Este párrafo se anticipa a:

a) La conservación del momento lineal                    

b) La conservación de la energía

c) La conservación del momento angular                

d) El teorema de las fuerzas vivas

 

 

251. Aunque en principio se consideraron iguales el calor específico y la capacidad calorífica, ésta se define actualmente como la relación entre el calor transferido y la variación de temperatura experimentada, por eso la unidad del sistema internacional de esta magnitud sería:

a) Caloría/ºC              b) Julio/K                   

c) kJulio/ºC                 d) Kcal/ºF

 

 

252. En el dibujo de la figura el fuego calienta el mismo tiempo, una masa M igual de agua, en la cual se bañan madre e hijo, y otra M de granito. Si se te ocurre tocar esta última:

a) No te ocurrirá nada

b) Sentirás la sensación de frío

c) Te quemarás

d) No podrás con ella

 

 

241.Cuando un sólido con una estructura cristalina definida recibe energía, sus partículas, comienzan a vibrar, aflojan sus uniones, se separan (dilatación), pero llega un momento en que al aumentar la distancia entre ellas, la interacción disminuye, y llega a romperse, como se observa en la figura. Decimos que en este momento el sólido:

a) Cambia de estado  b) Se produce una interacción diferente

c)Deja de dilatarse     d) Su temperatura sigue aumentando

 

 

242*.Joseph Black, profesor de Química en la facultad de Medicina de la Universidad escocesa de Edimburgo, queriendo determinar los puntos fijos de la escala termométrica, observa en 1762, que la temperatura permanecía constante, cualquiera que fuera la cantidad de calor suministrado al hielo fundente. Hace una serie de experiencias, empleando la escala Fahrenheit, para comprobar el hecho, y denomina al calor desaparecido y que el termómetro no indicaba “latent heat”, o sea “calor latente”. Observa el mismo fenómeno con el agua hirviendo, y explica que el agua combinada con cierta cantidad de calor, constituye el vapor (en aquel tiempo se consideraba al calor como una sustancia química), y a este calor lo denominó por este motivo “calor de combinación”. Ambos constituyen el mismo fenómeno que actualmente se representa por la letra 8, cuando se refiere a un gramo de sustancia que cambia de estado, y que significa la energía es empleada en:

a) Aumentar la energía interna del sistema

b)  Aumentar los grados de libertad de las moléculas del sistema

c)  Realizar un trabajo de expansión

d) Realizar un trabajo para cambiar de estado

 

 

243. El calor latente de cambio de estado, se definiría como  la cantidad de calor transferido por unidad de masa  que cambia de estado. Si te dan  dicha relación para una misma sustancia que cambia de estado sólido a líquido o de líquido a gas, dirás que:

a) La recta 1, corresponde al calor de fusión

b) La recta 1, corresponde al calor latente de vaporización

c) Ninguna de las 2 corresponde al calor latente de cambio de estado

d) La gráfica 2 corresponde al calor latente de vaporización.

 

 

256. Dada la gráfica de la figura, dirás que la capacidad calorífica de la sus- tancia a la que hace referencia será en J/K:

a) 20               b) 1,7              c) 2                  d) 16,7

 

 

 

257.En el dibujo de la figura observas dos termómetros A y B, introducidos en la arena y en el agua, de día y de noche. Si observas con cuidado lo que marcan, verás que el A marca mucho mas de día, mientras que el B, marca un poco mas de noche. Esto es debido a que:

a)  La temperatura nocturna es menor que la diurna

b) La arena conserva menor el calor que el agua

c) El calor específico del agua es superior al de la arena

d) La Capacidad calorífica de la arena es superior a la del agua

 

 

 

258*. En el  dibujo de la figura observas a un hombre que  pretende enfriar el motor del coche echando agua sobre el carburador. Esto de debido a que el agua:

a) Mejora la combustión

b)Retira energía del carburador

c)Tiene un calor específico elevado

d)Se vaporiza rápidamente, absorbiendo energía

 

 

259. En el dibujo, un bombero dirige una manguera con agua para apagar el incendio de un edificio, y emplea fundamentalmente agua dado que ésta:

a) Apaga las llamas

b)Enfría los elementos a alta temperatura

c)Impide los gases y los humos

d)Tiene un calor específico elevado