2022 TP1 TRABAJO, ENERGÍA Y CALOR (1)

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MEDICINA 
 
TRABAJO, ENERGÍA Y CALOR| Ing. Prof Superior. Cecilia Ledda 
 Ing. Cristina Ferrer 
 
1 
Trabajo Práctico 1 
 (Obligatorio) 
 TRABAJO, ENERGÍA Y CALOR 
 
PARTE A: Trabajo: aplicación del concepto de producto escalar de vectores. 
Unidades. Equivalencias. Energía: concepto. Energía cinética y potencial. 
Unidades. Conservación de la energía. Potencia mecánica: concepto, unidades, 
equivalencias. Potencia y velocidad. 
Trabajo, energía y potencia 
1) Con referencia al trabajo mecánico es correcto afirmar que: 
a) Es una magnitud vectorial. 
b) Corresponde siempre al producto de la fuerza por la distancia recorrida. 
c) Es una magnitud adimensional. 
d) Es el producto de la componente de la fuerza en la dirección del 
desplazamiento por dicho desplazamiento. 
e) La fuerza y el desplazamiento real son siempre colineales. 
2) ¿En cuál de los siguientes casos no se realiza trabajo mecánico?: 
a) Elevación vertical de un cuerpo por acción de una fuerza. 
b) Elevación oblicua de un cuerpo por acción de una fuerza. 
c) Sustentación de un cuerpo, a una determinada altura, por un brazo extendido. 
d) Descenso de un cuerpo, desde la altura de los hombros hasta la cintura por 
acción de un brazo. 
e) Desplazamiento horizontal de un cuerpo por acción de una fuerza motriz 
también horizontal. 
3) ¿Qué trabajo se realizó para desplazar un cuerpo al que se le aplica una fuerza 
horizontal de 3 N si recorrió 300m? 
4) A un cuerpo se le aplica una fuerza de 8 kgf formando un ángulo de 30° con la 
horizontal. ¿Qué distancia recorre si se realizó un trabajo de 1176 J? 
5) Se quiere levantar un cuerpo de 30 kg a una altura de 35 m, ¿qué trabajo se debe 
realizar? 
6) Un cuerpo de 3 kg recorre 500 m en 25 s, partiendo del reposo. ¿Qué fuerza y trabajo 
se realizaron? 
7) Un bloque de madera de 30 kg de masa inicialmente en reposo se mueve por efecto 
de una fuerza de 10 N. La recta de acción de dicha fuerza forma un ángulo de 45° 
con el plano horizontal por el cual se desplaza el bloque. La distancia recorrida por 
éste es de 10 m. Por lo tanto, siendo nulo el rozamiento: 
a) El trabajo realizado es de 70,7 J. 
b) La energía potencial adquirida es de 70,7 J. 
c) La energía cinética adquirida vale cero. 
d) La energía mecánica permanece constante. 
e) Sólo a y d son correctas. 
8) Un cuerpo de 10 kg de masa inicialmente en reposo se mueve horizontalmente 5 
m por acción de una fuerza de 20 N. La fuerza forma un ángulo de 45° con la 
horizontal. Al respecto se cumple que: 
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I. La Energía cinética al final de la trayectoria es de 70,7 J 
II. La velocidad que alcanza al final de la trayectoria es aproximadamente de 3,75 
m/s 
III. La aceleración que alcanza el cuerpo es de 0,141 m/s2 
a) I, II y III son correctas. 
b) Sólo I y II son correctas. 
c) Sólo III es correcta. 
d) Sólo II es correcta. 
e) Sólo I es correcta. 
9) En un ascensor cuyo peso es de 2.104 N, hay 3 personas cuyas masas corporales 
son 60 kg, 70 kg y 80 kg. El ascensor comienza a ascender desde el reposo con 
una aceleración neta constante de 1,3 m/s2 durante 3 s y luego con velocidad 
constante durante 10 s más. Al respecto se cumple que: 
a) La energía cinética total al cabo de 13 s es de 17 117,5 J aproximadamente. 
b) La energía mecánica total al cabo de 13 s es de 106 J aproximadamente. 
c) La energía mecánica total que adquiere cada uno de los ocupantes al final del 
trayecto es la misma. 
d) Todo lo anterior es correcto. 
e) Sólo a y b son correctas. 
10) En el gráfico siguiente, cuál es la 
Energía Cinética que adquiere el cuerpo 
al final del trayecto, si cae desde el 
reposo: 
a) 20 J 
b) 30 J 
c) 46 J 
d) 60 J 
e) 40 J 
11) Un ascensor con su carga pesa 1200 kgf. El ascensor parte del reposo en el primer 
piso y al cabo de 5 s pasa por el quinto piso, situado 22,5 m por encima del primero, 
con una velocidad de 9 m/s. ¿Cuál fue el trabajo realizado para mover al ascensor 
durante los 5 s?: 
a) 70,8 J 
b) 708 J 
c) 26 559 J 
d) 313 200 J 
e) 26 559 kgm 
12) Sobre un cuerpo que cae en el vacío con velocidad inicial nula desde cierta altura 
hasta un nivel de referencia por efecto de la gravedad, se puede afirmar todo lo 
siguiente, excepto: 
a) Su energía cinética aumenta con el cuadrado del tiempo. 
b) La energía mecánica total se mantiene constante a medida que éste cae. 
c) La energía potencial del cuerpo es máxima cuando la cinética es nula. 
d) La energía potencial disminuye linealmente con la disminución de la altura. 
e) La energía potencial disminuye linealmente con el tiempo. 
 
13) Un cometa de 1000 kg de masa está animado por una velocidad despreciable con 
respecto a la tierra. Se encuentra fuera del campo gravitatorio terrestre pero se 
mueve en dirección al centro de la tierra (considere que su energía mecánica es 
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igual a cero). Transcurrido un tiempo lo encontramos ingresando en 
la atmósfera, animado por una velocidad de 0,01 km/s: 
a) Calcular la energía cinética adquirida. 
b) La variación de energía potencial. 
c) La variación de energía mecánica total. 
14) Un jugador de voley salta y efectúa un remate desde 3 m de altura. La pelota llega 
al piso con una velocidad de 150 km/h. ¿Qué trabajo realizaron los músculos del 
jugador sobre la pelota durante el remate? Considere que el recorrido de la pelota 
es vertical. (La masa de la pelota es de 150 g). 
a) 44 J 
b) 69 J 
c) 126 J 
d) 55,67 J 
e) Nada es correcto. 
15) Un esquiador que pesa 60 kgf se lanza en una prueba de velocidad pura, por una 
pendiente que forma un ángulo de 30° con la horizontal. Si el recorrido es de 800 m: 
¿Qué energía cinética adquiere el deportista al final del recorrido? Considerar 
rozamiento nulo. 
a) 45 000 J 
b) 55 000 J 
c) 300 J 
d) 59 000 J 
e) 235 200 J 
16) Un automóvil de 950 kg de masa se desplaza con MRU por una carretera horizontal, 
con una velocidad de 90 km/h. En cierto momento (t =0) el conductor aplica los 
frenos, de modo que el vehículo reduce su velocidad a 36 km/h al cabo de 5 s. 
a) La fuerza de frenado, supuesta constante fue de 2 850 N. 
b) La energía mecánica permanece constante. 
c) El trabajo de frenado fue de 2,97. 105 J 
d) Todo lo anterior es correcto. 
e) Sólo a y c son correctas. 
17) Cuando un cuerpo es lanzado hacia arriba verticalmente (sin roce), sufre una 
variación máxima de energía potencial de 353 J, alcanzando una altura de 9 m. Por 
lo tanto: 
a) A 4,5 m de altura, su velocidad tiene un módulo de 9,39 m/s 
b) La velocidad con la que fue lanzado es de 18,3 m/s 
c) La masa del cuerpo es de 8 kg 
d) La energía cinética del cuerpo en el momento de tocar nuevamente el piso es 
de 706 J 
e) Nada de lo anterior es correcto. 
18) En un tiro vertical hacia arriba de un cuerpo en el vacío, en el campo gravitatorio 
terrestre, se cumple todo lo siguiente, excepto: 
a) La energía cinética que tiene el cuerpo en el momento de salida, es igual a la 
variación de su energía potencial cuando llega a la altura máxima. 
b) Cuando la altura que alcanzael cuerpo es la mitad de la altura máxima, su 
energía cinética es igual a la mitad de la variación máxima de su energía 
potencial. 
c) La energía cinética que tiene el cuerpo en el momento de su salida es igual a la 
que tiene al llegar nuevamente al plano de referencia. 
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d) Cuando la velocidad del cuerpo en la salida se ha reducido a la 
mitad, la energía potencial alcanza la mitad de su variación máxima. 
e) En todos los puntos intermedios entre la salida y la llegada, la energía mecánica 
total permanece constante. 
19) Un cuerpo de 8 kg de masa se desplaza con MRU a 6 m/s en un plano horizontal 
“A” hasta llegar a un plano inclinado a 20° de 2,66 m de largo por el que desciende 
pasando a otro plano horizontal “B”. Finalmente llega a otro plano inclinado de 30°, 
por el que asciende. Considerando nulo el rozamiento, calcule: 
a) La energía cinética al llegar al punto B. 
b) Distancia que recorrerá por el segundo plano inclinado antes de detenerse. 
c) ¿Volverá a pasar por A? y ¿Con qué energía cinética? 
 
20) Un cuerpo de 20 kg de masa, inicialmente en reposo, se mueve horizontalmente 5 
m por acción de una fuerza neta de 15 N. Esta fuerza forma un ángulo de 60° con la 
horizontal. El cuerpo adquiere al final del trayecto una energía cinética de: 
a) 37,5 J 
b) 29,4 J 
c) 25,3 J 
d) 18,6 J 
e) 15 J 
21) Sobre una pendiente que tiene 30 m de altura, se coloca una pelota que pesa 4 kgf. 
Si se la deja caer por dicha pendiente, sin rozamiento, ¿cuál será la velocidad que 
tendrá al llegar al pie de la misma? 
22) En el gráfico de la figura, se debe tener en cuenta que h=15 m, y la esfera tiene una 
masa de 45 kg. El largo del plano horizontal es 
de d = 50 m. Sabiendo que la esfera parte del 
reposo, determina: 
a) La velocidad de la esfera al llegar al pie de 
la primer pendiente 
b) El tiempo que tardo en recorrer el plano 
horizontal a velocidad constante. 
c) Hasta que altura del segundo plano 
inclinado logró subir. 
23) Sobre un cuerpo de 40 kg de masa en reposo, se aplica una fuerza de 490 N 
durante 10 s y luego se lo deja libre. A partir de ese momento, el rozamiento con el 
piso le produce una aceleración de – 2 m/s2. Es todo lo siguiente correcto, excepto: 
a) La distancia recorrida por el cuerpo es de aproximadamente 4,36 km. 
b) Estuvo en movimiento durante 71,25 s 
c) La intensidad de la fuerza de rozamiento es de 80 N. 
d) El trabajo realizado por la fuerza externa es de 3 MJ. 
e) El trabajo realizado por el rozamiento es de 300 kJ. 
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24) Un cuerpo de 4 kg de masa se mueve hacia arriba en un plano 
inclinado 20° con respecto a la horizontal. Sobre el cuerpo actúan las siguientes 
fuerzas: una fuerza horizontal de 80 N, una fuerza paralela al plano de 100 N en el 
sentido del movimiento y una fuerza constante de fricción de 10 N. El cuerpo se 
traslada 20 m a lo largo del plano. Averiguar: 
a) Trabajo de la fuerza horizontal. 
b) Trabajo de la fuerza paralela al plano. 
c) Trabajo de la fuerza de rozamiento. 
d) Trabajo total sobre el cuerpo. 
25) Juan está parado en un cerro a 120 m de altura y lanza una bola de 0,40 kg 
horizontalmente con una velocidad de 6 m/s. Si se desprecia la fuerza de 
rozamiento del aire, se cumple todo lo siguiente excepto: 
a) La energía cinética inicial es 7,2 J 
b) La energía potencial inicial es 470,4 J 
c) La energía cinética final es 470,4 J 
d) La velocidad final de la bola es de 48,87 m/s 
e) El trabajo realizado sobre la bola es de 470,4 J 
26) Un niño que pesa 35 kgf se encuentra quieto en una plataforma a 4 m de altura. Se 
lanza por el tobogán a una pileta y llega 4 s después. El agua le produce una 
desaceleración de 10 m/s2 al ingresar en ella. Calcula: 
a) La energía del niño en la plataforma. 
b) La velocidad con la que sale del tobogán. 
c) La aceleración que le produjo la bajada. 
d) La longitud del tobogán. 
e) El tiempo que tardo en detenerse en el agua. 
f) La distancia recorrida dentro del agua. 
27) Sobre “Potencia” es correcto afirmar lo siguiente: 
a) Su dimensión es M (1/L)-2 (1/T)-3 
b) Puede expresarse en kilovatios - hora. 
c) Su valor medio es la raíz cuadrada del trabajo en relación al tiempo. 
d) Puede expresarse en ergio/s 
e) Sólo a y c son correctas. 
28) Una bomba alimenta la cañería que transporta el agua hacia un tanque de 1 m3 de 
volumen, ubicado a 5 m de altura sobre el nivel de la bomba. Si se utiliza un motor 
de 9,8 W para alimentar la bomba. ¿En qué tiempo se llenará el tanque?: 
a) 8 min 20 s 
b) 1 h 23 min 
c) 55 min 
d) 46 min 30 s 
e) Nada es correcto. 
29) Para mantener su velocidad en un valor constante de 140 km/h un automóvil 
emplea una potencia de 6900 W. Calcule la fuerza que lo impulsa: 
a) 234,5 N 
b) 126,3 N 
c) 37,2 N 
d) 177,4 N 
e) 65,1 N 
30) Un automóvil que pesa 1000 kgf, marcha a 60 km/h, consumiendo una potencia de 
1500 W, llega a una pendiente ascendente que forma un ángulo de 30° con la 
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horizontal. ¿Qué potencia aproximadamente deberá utilizar el motor 
para mantener la velocidad constante durante el ascenso?: 
a) 83 200 W 
b) 55 000 W 
c) 46 800 W 
d) 78 000 W 
e) 90 000 W 
31) Un cable remolcador de esquiadores tiene que actuar en una pendiente de 37°. El 
cable ha de moverse a la velocidad de 8 km/h y transporta simultáneamente 80 
pasajeros de 75 kgf de peso promedio cada uno. Calcular la potencia requerida 
para accionarlo: 
a) 88 660 W 
b) 74 415 W 
c) 78 637 W 
d) 56 158 W 
e) 45 645 W 
32) Un hombre de 70 kg de masa sube una escalera que tiene 60 peldaños (de 20 cm 
cada uno) en 28 s. Considerando que su energía cinética es la misma al pie de la 
escalera que en su cima, la potencia desarrollada fue de: 
a) 252 W 
b) 196 W 
c) 152 W 
d) 294 W 
e) 557 W 
33) Un hombre que pesa 80 kgf sube a una torre de 25 m de altura en 10 minutos. 
Calcular el trabajo realizado por el hombre y su potencia en HP. 
34) Martina entra a un ascensor en PB y sube hasta el 16° Piso. El ascensor tiene un 
cartel que dice “Capacidad máxima 5 personas”. Suponiendo que estima la 
capacidad del ascensor tomando en promedio el peso de 75 kgf por persona y 
suponiendo que la altura de cada piso del edificio es de 2,5 m, calcule la potencia 
del motor en CV que levanta al ascensor, si para hacer este recorrido tarda 41 s. Se 
sabe que el peso de la caja del ascensor y sus mecanismos es de 240 kgf. 
35) Dado el siguiente diagrama, y teniendo en cuenta que el motor utilizado es de 0,6 
CV y ejerce una fuerza de tracción de 400 kgf, calcule: 
a) El trabajo realizado para levantar el cuerpo a una altura indicada. 
b) El tiempo que le toma al motor llevar la carga hasta arriba. 
 
 
 
 
 
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PARTE B: Calor, temperatura: concepto, unidades, equivalencias. 
Escalas termométricas: Celsius, Fahrenheit, Kelvin. Cantidad de calor, 
capacidad calorífica, calor específico, calor latente. Equilibrio térmico. 
Temperatura final de la mezcla. Dilatación térmica: coeficientes de dilatación. 
Dilatación lineal, superficial y volumétrica. 
Calor y temperatura 
1) La escala termométrica de Kelvin se caracteriza por todo lo siguiente, excepto: 
a) Ser denominada temperatura absoluta. 
b) Tener como punto fijo inferior la temperatura a la cual la energía cinética 
molecular alcanza su valor mínimo. 
c) Estar dividida en 273 divisiones iguales entre el punto fijo inferior y el cero 
de la escala Celsius. 
d) Ser cada una de las divisiones iguales a las de la escala Celsius. 
e) Tener divisiones que representan intervalos de temperatura menores que 
los de la escala Fahrenheit. 
2) Las siguientes equivalencias son todas correctas, excepto: 
a) 310 K = 37 °C 
b) −491 °F = 0 K 
c) 15 °C = 59 °F 
d) 450 K = 350,6 °F 
e) 98 °F = 37 °C 
3) ¿A qué temperatura las escalas termométricas Celsius y Fahrenheit, marcan el 
mismo valor?: 
a) 32 
b) 55 
c) −15 
d) −40 
e) −32 
4) Dos cuerpos se hallan en desequilibrio térmico siempre que posean: 
a) Diferente calor específico 
b) Diferente masa 
c) Diferente contenido calórico 
d) Diferente capacidad calorífica 
e) Diferente temperatura. 
5) Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que inicialmente no están en 
equilibrio térmico, al alcanzarlo se cumple que: 
a) La elevación de la temperatura del cuerpo más frío ha de ser igual a la 
caída de temperatura del cuerpo más caliente. 
b) Al alcanzar el equilibrio térmico ambos cuerpos inevitablemente contienen 
la misma cantidad de calor. 
c) La cantidad de calor cedida por el cuerpo más caliente es igual a la recibida 
por el más frío. 
d) Para lograr el equilibrio térmico la capacidad calorífica específica del cuerpo 
más frío debe ser menor que la del más caliente. 
e) Todo es correcto. 
 
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6) Un calentador eleva hasta 30 ºC, la temperatura de 400 g de agua 
que estaban a 27 ºC. ¿Cuál es la potencia del calentador, si lo realiza en 50 
segundos? 
a) 200 cal/min 
b) 100 J/s 
c) 5000 J/s 
d) 1200 cal 
e) 1200 cal/s 
7) Se calientan 100 g de agua a 0 ºC y 300 g de agua a igual temperatura en forma 
separada. En la primera, se coloca una escala centígrada que sube 20 ºC y en la 
segunda una escala Fahrenheit que sube 36 ºF, luego se mezclan. ¿Cuál es la 
temperatura final de la mezcla?: 
a) 36 ºF 
b) 52 ºF 
c) 36 ºC 
d) 110 ºF 
e) 68 ºF 
8) ¿Cuál es la masa de un cuerpo cuyo calor específico vale 0,15 cal/(g.ºC) si su 
capacidad calorífica es de 300 cal/ºC? 
a) 45 kg 
b) 45 g 
c) 2000 g 
d) 5 g 
e) Nada es correcto. 
9) ¿Cuál será el aumento de temperatura de una barra de acero de 2 kg si se le 
suministra en un horno, 25 kcal? Ce acero= 0,115 cal/g°C. 
a) 75,4 °C 
b) 87,3 °C 
c) 97,1 °C 
d) 108,7 °C 
e) 115,5 °C 
10) Calcular la capacidad térmica de medio kg de hierro. ceFe= 0,115 cal/g°C. 
a) 34,8 cal/°C 
b) 40,7 cal/°C 
c) 48,6 cal/°C 
d) 57,5 cal/°C 
e) 63,8 cal/°C 
11) En un calorímetro que contiene 400 g de agua se introduce un trozo de metal de 
50 g a 80 °C. La temperatura inicial del agua es 10 °C y la de equilibrio de la 
mezcla 12 °C. Calcular el calor específico del metal, suponiendo que el 
calorímetro no absorbe calor. 
a) 0,255 cal/(g.ºC) 
b) 0,235 cal/(g.ºC) 
c) 0,277 cal/(g.ºC) 
d) 0.887 cal/(g.ºC) 
e) Nada es correcto. 
 
 
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12) En un calorímetro de mezcla que contiene 428 g de agua a 17 °C 
se introduce un trozo de cobre de 65 g a 100 °C. ¿Qué temperatura toma el agua 
cuando se establece el equilibrio térmico?: (calor específico del cobre 0,093 
cal/(g.ºC)) 
a) 25 °C 
b) 34 °C 
c) 18,15 °C 
d) 22,15 °C 
e) 36,08 °C 
13) ¿Cuánto hielo a − 20 °C ha de introducirse en 0,25 kg de agua, inicialmente a 20 
°C para que la temperatura final con todo el hielo fundido sea 0 °C? Puede 
despreciarse la capacidad calorífica específica del recipiente. 
a) 48,6 g 
b) 66,67 g 
c) 55,55 g 
d) 155,5 g 
e) Nada es correcto. 
14) Un automóvil de 1500 kg masa va a 5 m/s. Al frenarlo, la cantidad de calorías 
transferidas es, aproximadamente de: 
a) 4500 cal 
b) 3500 cal 
c) 2500 cal 
d) 1500 cal 
e) 1000 cal 
15) ¿Cuánto tiempo podría funcionar un motor de 2000 HP con la energía calorífica 
liberada por 1,609 m3 de agua de mar si la temperatura del agua descendiera 1 
°C y todo ese calor se convirtiera en energía mecánica?: 
a) 254 horas 
b) 48,7 días 
c) 371 s 
d) 4,51 s 
e) Nada es correcto. 
16) Se tiene un trozo de cobre de 0,150 kg a 100 °C y se lo coloca dentro de un 
calorímetro de aluminio de 0,027 kg, que contiene 0,200 kg de agua a 20°C. La 
temperatura final de la mezcla es de 25 ºC. Si el calor especifico del calorímetro 
es Ce = 0,22 cal/(g.ºC). ¿Cuál es el calor específico del cobre? 
a) 0,0915 cal/(g.ºC) 
b) 0,0109 cal/(g.ºC) 
c) 0,93 cal/(g.ºC) 
d) 0,0018 cal/(g.ºC) 
e) Nada es correcto. 
17) Se tienen 500 cm3 de agua a 30 °C y se le extraen 15 kcal. ¿Cuál es la 
temperatura final del agua? 
a) 10 °C 
b) 22 °C 
c) 273,15 K 
d) 0 °C 
e) Sólo c y d son correctas. 
 
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18) Se agrega calor a 0,50 kg de hielo a –10 °C. ¿Cuántas kcal se 
requieren para convertir el hielo en vapor a 110 °C (usar Ce del vapor = 0,48 
cal/(g.ºC)). 
a) 390 kcal 
b) 298,6 kcal 
c) 364,9 kcal 
d) 228 kcal 
e) Nada es correcto. 
19) Se mezclan 20 g de agua (ce=1 cal/g°C) a 313,15 K, con 15 g de alcohol 
(ce=0,574 cal/g°C) a 66,6 °F. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio? 
20) A una muestra de 100 g de una sustancia en estado sólido a -114 ºC, se le entrega 
calor. El gráfico indica la temperatura de la muestra en función del calor 
absorbido. Los calores entregados fueron: 𝑄𝐴𝐵 = 1,64 𝑘𝑐𝑎𝑙 , 𝑄𝐵𝐶 = 11,2 𝑘𝑐𝑎𝑙 y 
𝑄𝐶𝐷 = 20,4 𝑘𝑐𝑎𝑙 
 
 
a) ¿Cuánto vale el calor específico de la muestra en estado líquido? 
b) ¿Cuál es el punto de fusión de la muestra? 
c) ¿Cuánto vale su calor latente de fusión? 
d) ¿Cuánto vale su calor latente de vaporización? 
e) ¿Cuántos gramos de muestra están solidificados cuando se le entrega al 
sistema 1 kcal? 
f) ¿Qué temperatura tiene la muestra cuando se le entregan 9,6 kcal? 
g) ¿Qué cantidad de calor es necesaria entregar al sistema desde que comienza 
a calentarse para llevarlo hasta su punto de ebullición? 
h) ¿Qué cantidad de calor es necesaria entregar al sistema inicial para que su 
temperatura llegue a los 50°C? 
i) ¿Qué cantidad de calor es necesaria extraer del sistema, cuando su 
temperatura es de 50°C, para que llegue a (-50°C)? 
j) ¿Qué temperatura alcanza el sistema, si desde los 78,3°C en estado vapor, 
se le extraen 30 kcal? 
 
 
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Dilatación 
 
21) El comportamiento de dilatación del agua se considera anómalo porque: 
a) Entre 0 y 4 °C el agua se dilata en lugar de contraerse al aumentar la 
temperatura. 
b) El agua en estado sólido es más densa que en estado líquido. 
c) Cuando el hielo se enfría por debajo de 0 °C se dilata en lugar de 
contraerse. 
d) Entre 4 y 100 °C el agua se hace más densa al aumentar la temperatura. 
e) Nada de lo anterior es correcto. 
22) El coeficiente de dilatación lineal medio del aluminio es de 2,3 x 10-5 1/ºC. Por lo 
tanto, si una barra de aluminio que mide 2500 mm a 10 °C se le eleva su 
temperatura a 30 °C, la variación de longitud de la barra será de: 
a) 4,6 .10-3 mm 
b) 2,5 .10-3 mm 
c) 0,23 mm 
d) 0,46 mm 
e) 1,15 mm 
23) Un cuerpo homogéneo de 40 cm3 de un material cuya densidad es de 1,27 g/cm3 
y calor especifico de 0,58 cal/gºC que se encuentra inicialmente a 0 °C, se 
introduce en un recipiente con 650 g de agua cuya temperatura es de 80 °C, 
produciendo una dilatación de 4,8.10-3cm3 en dicho cuerpo. Si considera que el 
cuerpo está en equilibrio térmico con el líquido, el coeficiente de dilatación cúbica 
del cuerpo es de: 
a) 5,97 .10-6 1/ºC 
b) 2,50 .10-6 1/ºC 
c) 1,95 .10-6 1/ºC 
d) 3,76 .10-6 1/ºC 
e) 1,57 .10-6 1/ºC 
24) Si un vaso de vidrio (γ = 24. 10-6 1/°C) de 100 cm3 de capacidad a 32 °F está 
totalmente lleno de aceite (γ = 0,000 7 1/ºC) y se calienta hasta 80 ºC, entonces 
se cumple que: 
a) El aceite no se derrama. 
b) El volumen de aceite es de 105,6 cm3. 
c) EI volumen derramado es igual a 5,6 cm3. 
d) Si se eleva la temperatura 20 ºC más, el volumen de aceite será de 107 
cm3. 
e) Sólo b y d son correctas. 
25) Una barra de metal de 30 cm de longitud se dilata 0,075 cm cuando su 
temperatura se aumenta de 0 °C a 100 °C. Una barra de un material diferente y 
de la misma longitud se dilata 0,045 cm para el mismo aumento de temperatura. 
Una tercer barra, también de 30 cm de longitud constituida por trozos de los 
metales anteriores unidos por sus extremos, se dilata 0,065 cm entre 0 °C y 100 
°C. Hállese la longitud inicial de cada uno de los trozos de la barra compuesta. 
a) 25cm y 5 cm 
b) 15 cm y 15 cm 
c) 17,5 cm y 12,5 cm 
d) 20 cm y 10 cm 
e) Nada es correcto. 
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12 
26) El mercurio tiene una densidad de 13,59 g/cm3 a la temperatura de 
20 °C. ¿Cuál es su densidad a 100 °C (γHg = 1,8. 10-4 1/°C)? 
a) 13,69 g/cm3 
b) 12,69 g/cm3 
c) 13,78 g/cm3 
d) 13,40 g/cm3 
e) Nada es correcto. 
27) ¿Cuál es el coeficiente de dilatación de un metal, si una esfera de ese material 
de 8 cm de diámetro sufre un aumento de volumen de 32,05 cm3 al pasar de 13 
°C a 81 °C? 
28) Una plancha de Zinc tiene a 140°F una superficie de 17,05916 m2. ¿Qué 
superficie tendrá a 0°C? αZinc = 2,9.10-5 1/°C 
29) Un recipiente de Zinc de 50 cm3 de capacidad está lleno con mercurio a una 
temperatura de 20°C. ¿Cuánto mercurio se derramará si la temperatura 
asciende hasta los 80°C? αZinc = 2,9.10-5 1/°C; γHg = 1,8.10-4 1/°C. 
30) Una varilla de cobre tiene 2 m de longitud. Calcular que longitud deberá tener una 
varilla de hierro tal que se produzca la misma dilatación lineal en ambas varillas 
si la temperatura varía de 0°C a 80°C. αCu= 1,7.10-5 1/°C; αFe= 1,2.10-5 1/°C 
 
PARTE C: Mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. 
Primera ley de la Termodinámica. Procesos: Isobárico, adiabático, isovolumétrico e 
isotérmico. 
Conducción de calor 
1) Una cacerola de aluminio cuya 
conductividad térmica es 237 W/m.K tiene 
un fondo plano con un diámetro de 15 cm y 
un espesor de 0,4 cm. Se transfiere calor 
de manera estacionaria a través del fondo, 
hasta hervir agua en la cacerola, con una 
razón de 1400 W. Si la superficie inferior 
del fondo de la cacerola está a 105 °C 
determine la temperatura de la superficie 
exterior de ella. 
 
2) Calcule la cantidad de transferencia de calor para un material en el que la 
conductividad térmica es 0,181 W/mK. El área de la sección transversal es de 
1200 m2 y un espesor de 2 m. La temperatura caliente es de 250°C y la 
temperatura fría es de 25°C. 
3) Calcula la cantidad de transferencia de calor para un material en el que la 
conductividad térmica es 0,5 W/mK. El área transversal es de 1200 m2 y un 
espesor de 0,2 m. La temperatura caliente de 58°C y la temperatura fría es de 
12°C. 
4) El fondo de una olla de aluminio tiene un espesor de 1,5 mm y una superficie de 
2000 cm2. Si la superficie superior se mantiene a 60°C y la inferior en contacto 
con la llama del gas está a 100°C, calcula la cantidad de calor que lo atravesara 
al cabo de 1 ½ minutos. K= 205 W/mK 
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13 
5) Calcular en que tiempo se pueden transmitir 900 kcal por medio de 
una plancha de corcho rectangular de 3 m de ancho por 1,8 m de alto y un 
espesor de 1,4 cm si una de sus caras hay 38 °C y en la otra 10°C. k= 0,04 
W/mK. 
6) Considere una pared gruesa de 3 m de alto y 5 m de ancho y 0,3 m de espesor, 
cuya conductividad térmica es k = 0,9 W/m°C. Cierto día se miden las 
temperaturas de las superficies interior y exterior de la pared y resultan ser de 
16°C y 2°C. Determine la velocidad de pérdida de calor a través de la pared ese 
día. 
7) Una placa de hierro de 2 cm de espesor tiene un área de 5000 cm2. Una de las 
caras se encuentra a 150°C y la otra a 140°C. ¿Cuál es la tasa de transferencia 
de calor? K=80 W/m°C 
8) La pared de un horno industrial se construye con ladrillo de arcilla refractaria que 
tiene una conductividad térmica de 1,7 W/mK. Mediciones realizadas durante la 
operación en estado estable revela una temperatura de 1400 y 1150 K en las 
superficies interna y externa respectivamente. Se sabe que la pared tiene 0,5 m 
por 3 m de lado y que la tasa de pérdida de calor es de 4250 W. ¿De cuántos 
cm es el espesor de la pared? 
Radiación 
9) Medio kg de agua líquida a 0°C se coloca al aire libre, un día en que la 
temperatura es de -12 °C. Asuma que el agua pierde calor solo por radiación y 
que la emisividad de la superficie radiante es de 0,6. Halle el tiempo para que 
el agua se convierta en hielo a 0°C, cuándo el área de radiación es de: 
a) 0,035 m2 (como si el agua se encontrará en una taza) 
b) 1,5 m2 (como si el agua fuera derramada formando una capa fina) 
10) Considere a una persona que está parada en un cuarto. Se observa que las 
superficies interiores de las paredes, pisos y techos de la casa se encuentran a 
una temperatura promedio de 10°C en invierno y de 25°C en verano. Determine 
la velocidad de transferencia de calor por radiación entre la persona y las 
superficies circundantes, si el área superficial expuestas y la temperatura 
promedio de la superficie exterior de ella son 1,4 m2 y 30°C respectivamente.  
= 0,95. 
11) Un calentador eléctrico de 1 kW tiene resistencias calefactoras que están “al rojo” 
a 900 °C. Suponiendo que el 100% de la potencia útil se deba a la radiación y 
que las resistencias actúan como cuerpos negros hallar el área efectiva de la 
superficie radiante en cm2. Considerar la temperatura ambiente 20°C. 
12) La temperatura de operacióndel filamento de tungsteno de una lámpara 
incandescente es de 2450 K y su emisividad es de 0,350. Calcule el área 
superficial del filamento de una lámpara de 150 W, si toda la energía eléctrica 
consumida es radiada por el filamento en forma de ondas electromagnéticas. 
(Solo una fracción de la radiación aparece como luz visible) 
13) Un atleta se sienta sin ropa en un vestidor cuyas paredes oscuras están a una 
temperatura de 15°C. Estime su tasa de pérdida de calor por radiación 
suponiendo que la temperatura de la piel del atleta es de 34°C y que =0,7. 
Considere que el área superficial del cuerpo que no está en contacto con la silla 
es de 1,5 m2. 
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14 
14) La superficie de un cuerpo negro que se encuentra a una 
temperatura de 40°C emite calor por radiación con una potencia de 250 W. ¿Cuál 
será el valor de la potencia que emitirá si su temperatura es de 80°C? 
 
Primera ley de la termodinámica 
15) A un sistema se le quitan 2500 J de calor y sobre él se realizan 1800 J de trabajo. 
¿Cuál es la variación de energía interna del sistema? 
16) Un recipiente rígido contiene 1 mol de un gas ideal que recibe lentamente 2.104 
J de calor. 
a) ¿Cuál es el trabajo efectuado? 
b) ¿Cómo cambia la energía interna del gas? 
17) ¿Cuál es el incremento de energía interna de un sistema si se le suministran 800 
calorías de calor y se le aplica un trabajo de 500 J? 
18) Un sistema realiza un trabajo de 1,8 kcal para incrementar su energía interna 
en 3,2 kcal ¿cuánto calor en kJ se suministró? 
19) Durante un proceso isobárico una presión de 180 kPa hace que el volumen de 
un gas cambie de 0,002 m3 a 0,004 m3. Calcular el trabajo realizado por el gas. 
20) Un sistema absorbe 200 J de calor. Si la energía interna del sistema aumenta en 
150 J, calcular el trabajo realizado por el sistema. 
21) Se produce un aumento de volumen desde 2 L a 4 L a una presión constante de 
3 atm. Determine el trabajo necesario. 
22) Determina el valor del trabajo realizado en cada tramo y el calor total utilizado, 
de acuerdo al ciclo indicado en la figura. 
 
23) Un recipiente de 20 L contiene 16 g de Oxigeno (M=32) en CNPT. Si se duplica 
su presión, manteniendo el volumen constante. 
Datos R=8,3 J/mol.K; cv = 0,659 kJ/kg.K 
 a) ¿Cuál es la variación de energía interna? 
 b) ¿Cuál es el trabajo realizado por el gas? 
 c) ¿Cuál es el calor absorbido por el sistema? 
24) En el sistema termodinámico mostrado en la figura, 
se produce un proceso isotérmico, donde el pistón 
desciende 20 cm, debido a la pesa de 4 kg. 
Determine el calor disipado al medio ambiente. 
Desprecie el Peso del pistón. 
 
 
 
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15 
25) Un émbolo es empujado rápidamente y comprime adiabáticamente 
una masa de un gas ideal encerrada en un cilindro, la cual aumenta la 
temperatura. Entonces el gas, considerado como sistema: 
a) Recibe calor, recibe trabajo y aumenta su energía interna 
b) Absorbe calor, recibe trabajo y aumenta su energía interna. 
c) Recibe trabajo y disminuye su energía interna. 
d) Recibe trabajo, no intercambia calor y aumenta su energía interna. 
e) Realiza trabajo, sin intercambiar calor y aumenta su energía interna. 
26) Un gas ideal diatómico evoluciona en forma reversible siguiendo el ciclo ABCA 
que se muestra en la figura. 
Datos: pB = 24 kPa, pA = 8 kPa, VA = 1 L, VC= 3 L. 
Sabiendo que en la evolución BC el gas absorbe 56 J 
en forma de calor, en la evolución BCA el gas: 
a) Entrega al ambiente 40 J en forma de trabajo. 
b) Entrega al ambiente 16 J en forma de trabajo. 
c) Recibe del ambiente 16 J en forma de trabajo. 
d) Recibe del ambiente 40 J en forma de trabajo. 
e) No realiza trabajo. 
27) Un gas recorre el ciclo representado en la figura en sentido ABCD. Diga cual de 
las afirmaciones es correcta respecto del 
W en los tramos señalados. 
a) WAB= WBC 
b) WBC = WDA 
c) WCD > 0J 
d) WBC = - WDA 
e) WAB = WCD 
28) Un mol de un gas ideal monoatómico 
evoluciona reversiblemente como muestra la figura. La evolución AB es 
isocórica, mientras que la evolución BC es 
isobárica. Entonces, si llamamos Q al calor 
intercambiado por el gas, U la variación de 
energía interna, y W al trabajo, es posible afirmar 
que: 
a) W total =0 
b) ∆𝑈𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 0 
c) 𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 > 0 
d) ∆𝑈𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 > 0 
e) 𝑁𝑖𝑛𝑔𝑢𝑛𝑎 𝑜𝑝𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 
29) Determine el trabajo realizado sobre un fluido que se expande tal como indica la 
figura de presión (Pa) vs Volumen (m3). 
30) Un sistema termodinámico evoluciona desde 
un estado 1 (p1=10 kN/m2; V1= 2m3, hasta un 
estado 2 (V2= 8m3), isobáricamente. Si recibe 
una cantidad de calor Q= 100 kJ, halle el 
cambio de energía interna del sistema. 
 
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16 
 
RESPUESTAS 
 
PARTE A: 
1d 2c 3) 900J 4) 17,32 
m 
5)10290J 6) 4,8N 2400 J 7a 
8b 9e 10b 11d 12e 13 
a) 50000J 
b)-50000J 
c) 0 
14c 
15e 16a 17a 18d 19 
a) 
215,334J 
b)5,49m 
c)144J 
20a 21) 
24,3m/s 
22 
a) 19,8m/s 
b)2,53s 
c)20m 
23d 24 
a)1503,5J 
b)2000J 
c)-200J 
d)3035,3J 
25c 26 
a)1372J 
b)8,85 m/s 
c)2,21m/s2 
d)17,7m 
e)0,885s 
f)3,92m 
27d 28b 
29d 30a 31c 32d 33 
19600J 
0,044 HP 
34 
8CV 
35 
17273,9J 
39,17s 
 
 
PARTE B: 
 
1e 2b 3d 4e 5c 6b 
7e 8c 9d 10d 11b 12c 
13c 14a 15d 16a 17e 18c 
19 
33,8C 
20 
a)0,58cal/gC 
b)-114C 
c)16,4cal/g 
d)20,4cal/g 
e)39g 
f)23,24C 
g)12,84kcal 
h)11152cal 
i)-5800cal 
j)-87,2C 
21e 22e 23e 24e 
25d 26d 27 
5,86. 10−4 1/°𝐶 
28 
17m2 
29 
0,279cm3 
30 
2,83m 
 
 
 
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17 
PARTEC: 
 
1 
106,34°𝐶 
2 
24435𝑊 
3 
115000𝑊 
4 
9,84. 107𝐽 
 
5 
2,4 ℎ 
6 
630 𝑊 
7 
20 𝑘𝑊 
8 
15 𝑐𝑚 
9 
a)42,7 ℎ 
𝑏)1ℎ 
i. 
10 
151,9 𝑊 
40,9 𝑊 
11 
93,5 𝑐𝑚2 
12 
2,1𝑐𝑚2 
13 
120𝑊 
14 
454,5𝑊 
15 
−700𝐽 
16 
a)0J 
b)2. 104𝐽 
 
a) 
17 
3847,3𝐽 
18 
20,9𝑘𝐽 
19 
−360 𝐽 
20 
−50𝐽 
21 
607,8 𝐽 
 
22 
900 𝑘𝐽 
23 
a)2879J 
b)0J 
c)2879J 
24 
-7,84J 
25d 26a 27e 28d 29 
−10. 106𝐽 
30 
40kJ