Física y Química · Práctica por tema
Ejercicios resueltos de Transferencia de energía
Trabaja los ejercicios en papel antes de abrir las soluciones. Si necesitas mirar la respuesta demasiado pronto, vuelve a la lección enlazada y repite después el problema sin ayuda.
Calor, temperatura y energía interna
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Ejercicio 1. Un gas ideal se expande isotérmicamente realizando 120 J. Calcula Q.
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Pista: En el modelo ideal, T constante implica ΔU=0.
Solución: 0=Q−120, por lo que Q=120 J recibidos. Isotermo no equivale a adiabático.
Ejercicio 2. Un gas aumenta su volumen 0,002 m³ contra 100000 Pa constantes. Calcula W.
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Pista: Usa presión externa por variación de volumen.
Solución: W=100000·0,002=200 J, positivo porque el gas se expande.
Ejercicio 3. Un cuerpo pierde 80 J de calor y no realiza ni recibe trabajo. Calcula ΔU.
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Pista: El calor saliente tiene signo negativo.
Solución: Q=−80 J, W=0 y ΔU=−80 J.
Balances sencillos y cambios de estado
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Ejercicio 4. ¿Qué calor requiere 0,50 kg de agua para subir de 20 a 30 °C? Usa c=4180.
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Pista: No hay cambio de fase.
Solución: Q=0,50·4180·10=20900 J.
Ejercicio 5. Se ponen en contacto ideal 0,10 kg de hielo a 0 °C y 0,20 kg de agua a 30 °C. ¿Se funde todo el hielo? Usa c=4180 y L=334000.
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Pista: Compara lo que cede el agua al enfriarse a cero con lo necesario para fundir todo.
Solución: El agua puede ceder 0,20·4180·30=25080 J; fundir todo requiere 33400 J. No se funde todo: se funden 25080/334000≈0,0751 kg y quedan ≈0,0249 kg de hielo, con equilibrio a 0 °C bajo los supuestos.
Ejercicio 6. Un calorímetro de capacidad 50 J/K aumenta 5 K. ¿Qué energía absorbe?
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Pista: Usa Q=CΔT, sin multiplicar de nuevo por una masa.
Solución: Q=50·5=250 J. La capacidad ya corresponde al recipiente completo.
Problemas integrados y revisión de modelos
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Ejercicio 7. Una disolución final de 0,250 L contiene 0,050 mol de soluto. Se toma una alícuota de 0,050 L y se diluye a 0,200 L. Calcula c inicial y final.
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Pista: Resuelve concentración, moles de alícuota y dilución en orden.
Solución: c_i=0,050/0,250=0,200 mol/L. La alícuota contiene 0,200·0,050=0,010 mol. Tras diluir, c_f=0,010/0,200=0,050 mol/L.
Ejercicio 8. Un cuerpo de 2 kg cae sin aire desde 5 m, con g=10, y su energía cinética se transforma íntegramente en energía interna de un sistema. ¿Cuánta energía se transfiere? ¿Es correcto llamarla temperatura?
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Pista: Usa mgh y distingue magnitudes.
Solución: La energía es 2·10·5=100 J. No es una temperatura: para calcular un aumento de T harían falta masas, capacidades caloríficas, fases y reparto energético del sistema receptor.
Ejercicio 9. Una reacción A+2B→C recibe 0,30 mol A y 0,40 mol B. M(C)=50 g/mol y rendimiento 80 %. Calcula masa real y A sobrante en el balance teórico completo.
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Pista: Primero el limitante; distingue exceso teórico de un mecanismo real de bajo rendimiento.
Solución: Los cocientes son 0,30 y 0,20: limita B. Se producirían 0,20 mol C=10 g teóricos; masa real al 80 %=8 g. En el balance ideal de consumo completo del limitante sobran 0,10 mol A. El rendimiento por sí solo no determina cuánto A real queda si hay reacciones secundarias o pérdidas de recuperación.
Cómo corregirte
- Marca con un símbolo distinto un error de concepto, uno de procedimiento y uno de cálculo.
- Repite sin mirar solo los problemas fallados; no vuelvas a empezar siempre desde el ejercicio 1.
- Antes de cerrar, revisa los errores frecuentes del tema y haz el test corto.