FISICA_13_CAMBIO DE FASE - Sandra Solis Flores

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Magdalena ; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 1 
FÍSICA 
SEMANA 13: CALORIMETRÍA. CAMBIO DE FA-
SE. GASES. TERMODINÁMICA. 
CALORIMETRÍA 
01. En el laboratorio, un estudiante mezcla dos 
cantidades de un mismo fluido que están a di-
ferentes temperaturas. La masa y la tempera-
tura, en °C, del fluido más caliente son tres ve-
ces la masa y la temperatura del fluido más frio, 
respectivamente. Si la temperatura de 
equilibrio de la mezcla es 50 °C, halle la tem- 
peratura inicial, en °C, del fluido más caliente. 
Despreciar las pérdidas de calor al entorno. 
A) 20 B) 60 C) 75 
D) 15 E) 90 
 
02. La figura muestra el instante en el que se 
ponen en contacto térmico dos bloques cúbi-
cos del mismo material. Si se aísla térmica-
mente el sistema, cual es aproximadamente la 
temperatura de equilibrio. 
A) 4,0T0 
B) 4,5T0 
C) 4,8T0 
D) 5,0T0 
E) 5,2T0 
 
03. En un termo de capacidad calorífica despre 
ciable se introduce 20 g de una sustancia que se 
encuentra a una temperatura de 120 °C. En el 
termo se vierte 200 cm3 de agua a 50 °C. Si la 
temperatura final de la mezcla es de 70 °C, cal-
cule el calor especifico (en cal/g °C) que tiene la 
sustancia. (ρAGUA = 1 g/cm3). 
A) 2 B) 3 C) 4 
D) 5 E) 6 PARCIAL_2011-II 
 
04. En un calorímetro de capacidad calorífica 
despreciable se colocan dos bloques A y B, de 
masas 4M y M, y con temperaturas de 27 ℃ y 66 
℃, respectivamente, alcanzando el equilibri o 
térmico a 40 ℃. Determine la relación de sus 
calores específicos: ce(A)/ce(B). 
A) 1/8 B) 1/4 C) 1/2 
D) 3/4 E) 1 
 
05. En un calorímetro de capacidad calorífica des-
preciable se introducen 50 g de agua a 100 °C y 
un bloque de cobre de 500 g que se encuentra a 
30 °C. ¿Cuál será la temperatura, en ℃, de 
equilibrio? ce(cobre) = 0,1 cal/g °C. 
 
A) 35 B) 45 C) 50 
D) 55 E) 65 
 
06. Una herradura de hierro de 1,5 kg inicial-
mente a 730 °C se deja caer en una cubeta que 
contiene 21 kg de agua a 25° C ¿Cuál será la tem 
peratura final, en °C? Considere despreciable la 
capacidad calorífica del recipiente y las pérdi-
das de calor al entorno. ce(HIERRO) = 0,1 cal/g °C. 
A) 40 B) 30 C) 25 
D) 32 E) 36 
 
07. Un bloque de cobre (ce=0,09 cal/g °C) de 
300 g que se encuentra a 240 °C se introduce en 
un calorímetro que contiene 250 g de agua a 20 
°C. Si el equivalente en agua del calorímetro es 
20 g, calcule la temperatura de equilibrio, en °C. 
A) 24 B) 60 C) 50 
D) 40 E) 36 
 
08. En un recipiente, cuyo equivalente en agua 
es 18 g, se tiene 300 g de agua a 20 °C. Se intro-
duce en el agua un sólido cuya temperatura es 
de 80 °C, su masa es 500 g y su calor específico 
es 0,318 cal/g.°C. Determine la temperatura, en 
°C, de equilibrio del sistema. 
A) 40 B) 35 C) 30 
D) 45 E) 50 
 
09. 600 g de alcohol a 60° C se mezclan con 550 
g de agua a 30°C contenidos en un vaso de 
vidrio de 300 g, la temperatura de equilibrio se 
establece a 40°C, si el calor específico del vi-
drio es 0,2 cal/g °C, halle el calor específico del 
alcohol, en cal/g °C. 
A) 0,27 B) 0,37 C) 0,47 
D) 0,51 E) 0,67 
 
10. Una masa de aluminio de 0,1 kg, una de co-
bre de 0,2 kg y otra de plomo de 0,3 kg, se en-
cuentran a la temperatura de 100 °C. Se intro-
ducen en 2 kg de una solución desconocida a la 
temperatura de 0 °C. Si la temperatura final de 
equilibrio es de 20 °C, determine el calor espe-
cífico, en J/kg °C, de la solución. ceAl = 910 J/kg 
°C, ceCu = 390 J/kg °C, cePb = 130 J/kg °C. 
A) 186 B) 266 C) 286 
D) 326 E) 416 UNI_2011-II 
 
CAMBIO DE FASE 
11. Un bloque de hielo de 10 g se encuentra a 
−20 °C y se quiere transformar íntegramente 
en vapor a 100 °C. Determine el calor, en kcal, 
necesario para lograrlo. Calor específico del hi-
5,5To 
To 
2L 
L 
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elo = 0,5 cal/g °C, calor específico del agua lí-
quida = 1 cal/g °C, calor latente de fusión y va-
porización del agua: 80 cal/g y 540 cal/g res-
pectivamente. 
A) 1,2 B) 3,6 C) 7,2 
D) 7,3 E) 7,4 
 
12. Calcule aproximadamente la cantidad de ca 
lor, en kJ, que se desprende cuando 100 g de va 
por de agua a 150 °C se enfrían hasta convertir 
lo en 100 g de hielo a 0 °C. Calor específico del 
vapor de agua = 2,01 kJ/kg.K. Calor latente de 
vaporización del agua = 2 257 kJ/kg. Calor es-
pecífico del agua líquida =4,18 kJ/kg.K. Calor 
latente de fusión del agua = 333,5 kJ/kg 
A) 305 B) 311 C) 327 
D) 332 E) 353 UNI_2 017-I 
 
13. Una sustancia se encuentra inicialmente a 0 
°C en la fase sólido y se le transfiere calor para 
fusionarlo. Si la gráfica indica la cantidad de 
calor que se le entrega conforme varía su tem-
peratura y su calor especifico en la fase líquido 
es 0,6 cal/g.°C, determine el calor latente de 
fusión de la sustancia, en cal/g. 
A) 444 
 
B) 232 
 
C) 212 
 
D) 180 
 
E) 160 
 
14. La figura representa la temperatura T en 
función del calor absorbido Q por una sustancia 
que a 0 °C es líquido. Si su calor específico en la 
fase vapor es 2,5 cal/g °C, determine su calor la 
tente de vaporización (en cal/g). 
A) 200 
B) 300 
C) 400 
D) 1 000 
E) 2 000 
 
15. En un día de verano la temperatura ambien 
tal es 32° C. Se desea enfriar 3 litros de agua, en 
equilibrio térmico con el ambiente, hasta 0 °C. 
Calcule cuántos cubitos de hielo de 50 g a 0 °C 
serán necesarios para lograr el objetivo. Calor 
latente del hielo 80 cal/g. 
A) 18 B) 24 C) 32 
D) 80 E) 120 PARCIAL_2012-II 
 
16. En un recipiente de capacidad calorífica in-
significante se tiene 250 g de hielo a 0 °C. Calcu 
le la mínima masa de agua (en g) a 50 °C que 
debe ingresar al recipiente para derretir total-
mente el hielo. Calor latente de fusión del hie-
lo: 80 cal/g. Calor específico del agua: 1 cal/g °C. 
A) 250 B) 300 C) 350 
D) 400 E) 500 UNI_2017-II 
 
17. Se introducen 500 g de plomo fundido a 327 
°C en el interior de una cavidad que contiene un 
bloque de hielo a 0 °C. Calcule aproxima-
damente la cantidad de hielo, en g, si la tempe-
ratura final del sistema hierro-hielo es 7 °C. 
Temperatura de fusión 327 °C, Calor latente de 
fusión del plomo = 24,7 kJ/kg, Calor específico 
del plomo = 128 J/kg K, Calor latente de fusión 
del hielo = 333,5 kJ/kg. Calor específico del 
agua = 4 186 J/kg °C. 
A) 60 B) 70 C) 80 
D) 90 E) 100 *UNI_2 016-I 
 
18. Una muestra de hierro a la temperatura de 
340 °C se introduce en un recipiente (aislante 
térmico perfecto) que contiene 800 g de hielo a 
0 °C. Si la temperatura de equilibrio del siste-
ma resulta ser 20 °C, calcule la masa de hierro 
(en kg). ce(agua) = 4 190 J/kg.°C; Lf(hielo) = 334 
kJ/kg; ce(hierro) = 470 J/kg.°C. 
A) 1,11 B) 2,22 C) 3,30 
D) 4,50 E) 5,00 PARCIAL_2 017-II 
 
19. Se calienta agua usando una cocina de 
potencia P. En 10 minutos la temperatura del 
agua aumenta de 10 °C a 100 °C. Si la cocina si-
gue suministrando la misma potencia P, calcu- 
le aproximadamente el tiempo (en minutos) 
que se necesita para evaporar toda el agua. El 
proceso se realiza a presión normal. Calor espe 
cífico del agua 4,18 J/kg °C. Calor latente de 
evaporación del agua 2 257 J/kg. 
A) 10 B) 30 C) 50 
D) 60 E) 70 UNI_2019-I 
 
20. Un recipiente con capacidad calorífica insig 
nificante contiene 5 g de agua a 40 °C. Si en 
cierto instante se comienza a transferir calor al 
agua a razón de 100 cal/s, calcule después de 
cuántos segundos se habrá vaporizado 3 g de 
agua. Lv(agua) = 540 cal/g. 
 
T (℃) 
Q (kcal) 
3,6 11,6 13,4 
90 
150 
T (°C) 
Q (kcal) 
3 1 
80 
120 
4 2 
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A) 18,0 B) 19,2 C) 22,6 
D) 25,8 E) 30,0 CEPRE_2 017-I 
 
TRANSFERENCIA DE CALOR 
21. Sobre la conducción, podemos afirmar: 
I. Solamente se presenta en sólidos. 
II. Se debe a los choques moleculares en el in-
terior de un cuerpo. 
II. Los metales poseen altocoeficiente de con-
ductividad térmica. 
A) VVV B) FVV C) FFV 
D) FVF E) VFV 
 
22. En la convección se cumple: 
I. Se presenta en el vacío. 
II. El calor se propaga con la masa de fluido que 
se desplaza de una región “caliente” a una 
región “fría” 
III. Durante el verano el viento sopla desde el 
mar hacia la tierra en el día y de la tierra al mar 
en la noche. 
A) VVV B) VVF C) FVF 
D) FVV E) FFV 
 
23. Con respecto a las siguientes afirmaciones: 
I. En el proceso de transferencia de calor por 
convección en un fluido, el calor se transfiere 
debido al movimiento del fluido. 
II. La transferencia de calor por convección se 
produce incluso en el vacío. 
III. En el proceso de transferencia de calor por 
conducción entre dos cuerpos, es necesario el 
contacto entre ellos. 
Señale la alternativa que presenta la secuen-
cia correcta luego de determinar si las propo-
siciones son verdaderas (V) o falsas (F): 
A) VVV B) VFV C) FFF 
D) FVV E) FVF UNI_2011-II 
 
24. En un experimento se tiene una varilla de 
metal cuyo extremo se mantiene expuesto a la 
llama de un mechero. Señale verdadero (V) o 
falso (F) según corresponda a las siguientes 
proposiciones: 
I. El otro extremo también eleva su temperatura 
debido a la transferencia de calor por conducción. 
II. En este experimento no se da la transferencia de 
calor por convección. 
III. En este experimento no se da la transferencia 
de calor por radiación, de modo alguno. 
 
 
 
A) VVV 
B) FFF 
C) VFF 
D) FVV 
E) FVF 
CEPRE_2012-I 
 
25. Los extremos de la varilla de cobre, de 3 m 
de largo y 20 cm2 de sección recta, se encuen-
tran en contacto térmico con fuentes de calor 
como muestra la figura. Si el flujo de calor a lo 
largo de la varilla es 68,4 J/s, calcule su con-
ductividad térmica (en W/m °C). 
 
 
 
 
A) 270 B) 360 C) 380 
D) 420 E) 450 
 
26. Una fuente principal de pérdida de calor de 
una casa es a través de sus ventanas. Calcular el 
flujo de calor, en kW, a través de una venta-na 
de 3 m2 de área y con un espesor de 2,5 mm, si 
el interior de la habitación está a 15 °C y el 
exterior está a −5 °C. Considere κ(vidrio) = 0, 85 
W/m °C. 
A) 10,2 B) 20,4 C) 40,8 
D) 60,4 E) 80,8 
 
27. Uno de los extremos de una barra cilíndri-
ca de 2 m de longitud y 10 cm2 de sección 
transversal se encuentra en un baño de vapor a 
100 ℃, y el otro extremo en una tina que 
contiene agua con hielo. La superficie lateral de 
la barra cilíndrica está aislada térmicamente de 
manera que no hay flujo calórico a través de 
esta superficie. Calcule la temperatura (en ℃) 
en un punto situado a 1,5 m del extremo más 
caliente de la barra. 
A) 25 B) 30 C) 35 
D) 40 E) 45 PARCIAL_2015-II 
 
28. El extremo izquierdo de una varilla metá-
lica se mantiene a la temperatura de 180 °C y el 
derecho a 100 C. Si en un punto de la varilla, que 
está a 3 m del extremo izquierdo, la tem-
peratura es 156 °C, hallar la longitud, en m, de 
la varilla. 
A) 8 B) 8,5 C) 9 
D) 9,5 E) 10 
 
 
 
300 °C 30 °C 
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GASES IDEALES 
29. Sobre los gases ideales, indique verdadero 
(V) o falso (F), según corresponda: 
I. Los resultados de Boyle, Charles y Gay-Lus-
sac se obtuvieron a partir de la ecuación de 
estado de los gases ideales: PV = RTn 
II. La mayoría de los gases reales tienen un 
comportamiento ideal cuando se encuentran a 
presiones bajas y temperaturas altas. 
II. Los gases ideales cumplen la ecuación de es-
tado: PV = nRT, y los gases reales la ecuación de 
Van der Waals. 
A) VVV B) VVF C) VFV 
D) FVV E) FFF 
 
30. De acuerdo con las leyes empíricas de los 
gases, señale la secuencia correcta después de 
determinar la verdad (V) o falsedad (F) de las 
siguientes proposiciones: 
I. Según la Ley de Boyle, la presión a la cual se 
encuentra un gas es directamente proporcio-
nal al volumen de dicho gas. 
II. Según la Ley de Charles, el volumen de un gas es 
inversamente proporcional a su temperatura. 
III. Según la Ley de Gay-Lussac, la presión a la 
cual está sometido el gas es inversamente pro-
porcional a su temperatura. 
A) VVV B) VFF C) VVF 
D) FVF E) FFF 
 
31. Los recipientes 1 y 2 de la figura contienen 
un gas ideal. El número de moles del recipiente 
2 es cinco veces el número de moles del reci-
piente 1. La presión en el recipiente 1 es la 
mitad de la presión en el recipiente 2 y el volu-
men del recipiente 2 es tres veces el volumen 
del recipiente 1. Calcule la razón entre las tem-
peraturas T2/T1 
A) 0,5 
B) 1,2 
C) 1,5 
D) 2,4 
E) 2,5 
UNI_2014-I 
 
32. Dos recipientes contiene un gas ideal y los 
valores de presión, volumen y temperatura son 
los indicados. Determine la razón en el número 
de moles n1/n2. 
A) 0,45 
B) 0,60 
C) 0,75 
D) 0,80 
E) 1,33 
33. Un recipiente provisto de un émbolo contiene 
un gas ideal de densidad ρ, presión P y temperatu 
ra T = 27 °C. ¿En cuántos °C se incrementará la 
temperatura del gas si se le somete a un proceso 
mediante el cual su densidad y presión alcanzan 
los valores 1,5ρ y 2P respectivamente? 
A) 50 B) 75 C) 100 
D) 127 E) 400 
 
34. Una masa de cierto gas ideal ocupa un volu 
men V a la presión P y a la temperatura T. Se in 
troduce una masa adicional del mismo gas en el 
recipiente hasta que la densidad del gas se 
triplica y luego se reduce el volumen y la tem-
peratura a V/3 y T/3 respectivamente. La pre-
sión final del gas es: 
A) P B) 2P C) 3P 
D) 7P E) 9P UNI_2005-II 
 
35. Un gas ideal ocupa un cierto volumen a la 
presión de 1 atm y 20 °C de temperatura. Calcu 
le la presión de este gas, en atm, cuando su tem 
peratura sea 100 °C y su volumen se haya redu 
cido a la mitad del que tenía inicialmente. 
A) 1,27 B) 2,54 C) 3,81 
D) 5,09 E) 6,86 PARCIAL_2009-II 
 
36. Una llanta de automóvil se infla con aire ori 
ginalmente a 10ºC y presión atmosférica nor-
mal. Durante el proceso, el aire se comprime en 
72% de su volumen original y la temperatura 
aumenta en 30ºC ¿Cuál es la presión, en kPa, de 
la llanta? 
A) 400 B) 395 C) 390 
D) 385 E) 375 
 
37. La figura muestra un diagrama presión P vs 
volumen V para un proceso seguido por un gas 
ideal. Si la energía interna del gas permanece 
constante durante todo el proceso, calcule el 
volumen del gas cuando la presión sea 0,25Po. 
A) 2VO 
B) 3,5VO 
C) 4VO 
D) 4,5VO 
E) 5VO 
UNI_2 016-II 
 
38. En la figura se muestra el recorrido de una 
burbuja de aire desde A hasta B con tempera-
tura constante. Si en A posee un volumen de 12 
cm3, cuál será su volumen en B. Considere que 
el aire encerrado en la burbuja se comporta 
como un gas ideal, 
1 
2 
n1 T1 n2 T2 
V1 
V2 
P, V, T 
0,5P, 4V, 1,5T 
VO 
P 
V 
PO 
0,25PO 
Vf 
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A) 9 
B) 10 
C) 16 
D) 18 
E) 20 
 
ENERGIA INTERNA DE UN GAS 
39. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de 
las siguientes proposiciones. 
I. Si se incrementa la temperatura de un gas 
ideal, entonces necesariamente aumenta su e-
nergía interna. 
II. En un proceso isobárico el incremento de la 
energía interna dependerá del incremento del 
volumen. 
III. En un proceso isocórico, la energía interna 
del gas será directamente proporcional a la va-
riación presión que experimente dicho gas. 
A) VVV B) FVF C) FFV 
D) VVF E) VFF 
 
40. Un mol de un gas ideal está inicialmente a 
una temperatura de 27 °C y un volumen de 10 
litros. El gas se expande a presión constante 
hasta llegar a un volumen de 20 litros, luego 
adiabáticamente hasta recuperar su temperatu 
ra inicial. Determinar la variación total de la 
energía interna (en calorías) entre los estados 
inicial y final. 
A) −200 B) −100 C) 0 
D) 100 E) 200 PARCIAL_2013-II 
 
41. En el interior de un cilindro se encuentra 
cuatro moles de un gas diatómico a 300 K. El gas 
se expande isotérmicamente para que lue-go a 
volumen constante aumentar sutempera-tura 
hasta 500 K. Determine la variación de e-nergía 
interna, en kJ, que experimenta el gas es todo 
ese proceso termodinámico. 
A) 15,41 B) 16,22 C) 16,62 
D) 18,92 E) 18,98 
 
42. Un gas diatómico ideal inicialmente a la 
temperatura de 300 K se expande adiabática-
mente hasta que su temperatura sea de 255 K. 
Si el gas contiene 0,8 moles, determine la varia 
ción de energía interna que experimenta el gas 
en joules. R = 8,314 J/mol K. 
A) 520 B) 640 C) 748 
D) 810 E) 932 
 
 
TRABAJO DE UN GAS 
43. Un gas ideal a la presión Po y volumen Vo 
(estado a), se expande isobáricamente hasta 
duplicar su temperatura (estado b); luego se 
reduce su presión a la mitad, a volumen cons-
tante (estado c). Calcule el trabajo realizado por 
el gas en todo el proceso. 
A) 0,5PoVo 
B) PoVo 
C) 1,5PoVo 
D) 2PoVo 
E) 2,5PoVo 
UNI_2017-I 
 
44. Un gas ideal monoatómico ideal se lleva del 
estado A hacia el estado B, según el proceso 
descrito en el gráfico, determine el trabajo rea-
lizado por el gas durante el proceso (en kJ). 
A) 100 
B) 180 
C) 200 
D) 220 
E) 300 
PARCIAL_2017-I 
 
45. Un gas ideal con volumen inicial de 2 m3 y 
una presión de 500 Pa se expande isobárica-
mente y alcanza un volumen de 4 m3 y una tem 
peratura de 120 K. Luego se enfría a volumen 
constante hasta que su temperatura es de 60 K. 
Finalmente se expande a presión constante 
hasta que un volumen de 8 m3. Determine el 
trabajo total, en kJ, realizado por gas en este 
proceso. 
A) 1 B) 1,5 C) 2 
D) 2,5 E) 3 UNI_2005-II 
 
46. Sabiendo que el trabajo realizado por un gas 
en el proceso ABC es 500 J, hallar P1 (en Pa). 
A) 18,5 
B) 16,5 
C) 13,5 
D) 12,5 
E) 6,5 
 
 
 
P (105 Pa) 
V (m3) 
5 
4 
0,8 1,2 
A 
B 
B 
A 
20 m 
10 m 
P 
V 
Po 
0,5Po 
Vo 
To 2To 
a b 
c 
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CALOR TRANSFERIDO A UN GAS 
47. Para n moles de un gas ideal que experi-
menta un cambio de temperatura ΔT se tiene la 
expresión n cV ΔT, identifique la verdad (V) o 
falsedad (F) de las siguientes proposiciones: 
I. n cV ΔT significa el calor transferido a volu-
men constante. 
II. n cV ΔT significa el cambio en la energía in-
terna independiente del proceso seguido. 
III. n cV ΔT significa el calor transferido en cual-
quier proceso. 
A) VFF B) FVV C) VVF 
D) VFV E) FVF 
 
48. Determine las proposiciones correctas, res-
pecto a la capacidad calorífica molar a presión 
constante (Cp) y volumen constante (Cv) en 
gases: 
I. Se cumple que Cv > Cp 
II. Cp – Cv = R (constante universal de los ga-
ses). 
III. En los sólidos Cp > Cv 
A) Solo I B) solo II C) solo III 
D) I y II E) II y III 
 
49. Calcule aproximadamente la cantidad de ca 
lor, en calorías, que debe suministrarse a tres 
moles de un gas monoatómico ideal para incre 
mentar su volumen de 10 ℓ a 30 ℓ a presión 
constante, si la temperatura inicial del gas es de 
300 K. (R = 8,31 J/mol. K) (1 cal = 4,18 J) 
A) 4 212 B) 6 134 C) 7 121 
D) 8 946 E) 9 522 UNI_2014-II 
 
50. Dos moles de un gas ideal monoatómico se 
encuentra a 27 °C y una presión de 3 atm en un 
recipiente rígido. Si se recibe calor y la presión 
aumenta en 2 atm, determine aproximadamen-
te el calor entregado al gas, en kJ. 
A) 2 B) 4 C) 5 
D) 8 E) 10