SB-T12-CALORIMETRÍA(1)

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FÍSICA
Profesor
Carlos Jimenez
FÍSICA
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FÍSICA
CALOR
EQUILIBRIO TÉRMICO
CALORIMETRÍA
CALORIMETRÍA
¿QUÉ ES LA TEMPERATURA?
La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, no depende del tamaño ni de la
cantidad de sustancia.
Expresa el grado de agitación de las moléculas de una sustancia
Es una cantidad física escalar
Mayor agitación < > mayor temperatura Menor agitación < > menor temperatura
TA TB
TA > TB
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CALORIMETRÍA
UNIDADES DE LA TEMPERATURA
T = 0 °C = 273 K
T = 100 °C = 373 K
T = 20 °C = 20 + 273 = 293 K
T = 37 °C = 37 + 273 = 310 K
T = -10 °C= -10 + 273 = 263 K
¿Cómo convertir Celsius a Kelvin?
K = °C + 273
CALORIMETRÍA
¿QUÉ ES CALOR?
Es una forma de energía
Se propaga de los cuerpos de mayor a los de menor TEMPERATURA
TA
TB
TA > TB Pierde calor
Gana calor
Su temperatura 
disminuye
Su temperatura 
aumenta
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CALORIMETRÍA
¿PORQUÉ SENTIMOS FRÍO? ¿PORQUÉ SENTIMOS CALOR?
El cuerpo pierde energía 
calorífica
El cuerpo absorbe energía 
calorífica
CALORIMETRÍA
EQUILIBRIO TÉRMICO
Cuando los cuerpos o sustancias se encuentran a igual temperatura
120 °C
40 °C
120 °C
Te
Te
El bloque pierde CALOR
El agua gana CALOR Temperatura de 
equilibrio
El agua y el bloque están en 
equilibrio térmico
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CALORIMETRÍA
CANTIDAD DE CALOR (Q)
Es la cantidad de energía calorífica que un cuerpo gana o pierde
Para determinar la cantidad de calor, se usa la fórmula:
Q = m Ce ΔT 
Q: Cantidad de calor; se expresa en calorías (cal)
m: masa del cuerpo o sustancia; se expresa en gramos (g)
Ce: Calor específico de la sustancia; se expresa en cal/g °C
ΔT: variación de la temperatura; se expresa en °C
ΔT = Tfinal - Tinicial
CALORIMETRÍA
EJEMPLO: ¿Cuántas calorías debería ganar una sustancia de 800 g de masa y calor específico de
0,25 cal/g °C, para que su temperatura aumente desde 25 °C hasta 90 °C?
m = 800 g
To = 25 °C
Tf = 90 °C
Ce = 0,25 cal/g °C
Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
Q = (800)(0,25)(90 – 25)
Q = 13 000 calorías
Q = (800)(0,25)(65)
1 kcal
Q = 13 kcal
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CALORIMETRÍA
EJEMPLO: ¿Cuántas calorías debería perder una sustancia de 500 g de masa y calor específico de
0,4 cal/g °C, para que su temperatura disminuya desde 100 °C hasta 20 °C?
m = 500 g
To = 100 °C
Tf = 20 °C
Ce = 0,4 cal/g °C
Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
Q = (500)(0,4)(20 – 100)
Q = -16 000 calorías
Q = (500)(0,4)(-80)
1 kcal
Q = -16 kcal
Calor perdido
CALORIMETRÍA
EJEMPLO: Se introduce un bloque de metal caliente en un recipiente con 5 kg de agua a 20 °C de
temperatura, hasta que logren el equilibrio térmico. si se observa que el metal entregó 30 kcal
al agua. Determine la temperatura final del agua. El calor específico del agua es: 1 cal/g °C
m = 5 kg = 5 000 g
To = 20 °C
Q = 30 kcal = 30 000 cal
Q = m Ce ΔT
30 000 = (5 000) (1) (Tf – 20)
30 = (5) (1) (Tf – 20)
6
6 = Tf – 20
Tf = 26 °C
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CALORIMETRÍA
EJEMPLO: Si se mezclan 800 g de agua a 10 °C con 1 200 g de agua a 100 °C, determine la
temperatura de equilibrio. El calor específico del agua es: 1 cal/g °C
T1 = 10 °C T2 = 100 °CTe = ?
QGANADO QPERDIDO
QGANADO + QPERDIDO = 0
m1 Ce(AGUA) ΔT1 + 
(800)(1)(Te – 10) + (1200)(1)(Te – 100) = 0 
m2 Ce(AGUA) ΔT2 = 0 
800 Te - 8 000 + 1200 Te – 120 000 = 0 
2000 Te – 128 000 = 0 
2000 Te = 128 000
Te = 64 °C
(m2 = 1200 g)(m1 = 800 g)
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
EJERCICIOS
CALORIMETRÍA
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CALORIMETRÍA
EJERCICIO 1: Un amigo de Europa te escribe diciendo que ha estado en cama con fiebre y ha
alcanzado una temperatura de 313 K, sin embargo tú le respondes que tú también haz
estado con fiebre y tu temperatura fue de 39,5°C. ¿Quién de los dos estuvo con más
temperatura?
Tamigo = 313 K
T = 39,5 °C
Convertimos la temperatura en grados Celsius a kelvin: T = 39,5 + 273
T = 312,5 K
Respuesta: EL AMIGO
CALORIMETRÍA
EJERCICIO 2: La temperatura en Puno en horas de la madrugada fue de -8°C y al mediodía su
temperatura subió hasta +8°C. Determine el cambio de temperatura en Puno, en kelvin
Tmadrugada = -8 °C
Tmediodía = 8 °C
= -8 + 273 = 265 K
= 8 + 273 = 281 K
El cambio de temperatura en Puno, es: ΔT = 281 K – 265 K
ΔT = 16 K
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CALORIMETRÍA
EJERCICIO 3: Hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 100 g de cobre
desde 10 °C a 100 °C. El calor específico del cobre es 0,093 cal/g °C
m = 100 g
To = 10 °C
Tf = 100 °C
Ce = 0,093 cal/g °C
Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
Q = (100)(0,093)(100 – 10)
Q = 837 calorías
CALORIMETRÍA
Catorce gramos de cierta sustancia absorben 700 cal para aumentar su temperatura 
desde 15°C a 95°C. Hallar con estos datos su calor específico.
EJERCICIO 4:
m = 14 g
To = 15 °C
Tf = 95 °C
Q = 700 cal
Q = m Ce ΔT
700 = (14) Ce (95 – 15)
Ce = 0,625 cal/g °C 
700 = (14) Ce (80)
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CALORIMETRÍA
Se mezcla 200 g de agua a 20°C de temperatura con 600 g de agua a 80°C de
temperatura. Determine la temperatura de equilibrio de la mezcla. Ce(AGUA) = 1 cal/g °C
EJERCICIO 5:
m2 = 600 gm1 = 200 g
T1 = 20 °C T2 = 80 °C
T1 = 20 °C T2 = 80 °CTe = ?
QGANADO QPERDIDO
QGANADO + QPERDIDO = 0
m1 Ce(AGUA) ΔT1 + 
(200)(1)(Te – 20) + (600)(1)(Te – 80) = 0 
m2 Ce(AGUA) ΔT2 = 0 
200 Te - 4 000 + 600 Te – 48 000 = 0 
800 Te – 52 000 = 0 
800 Te = 52 000
Te = 65 °C
CALORIMETRÍA
EJERCICIO 6: Se tiene un trozo de aluminio de 100 g de masa y de calor específico 0,21cal/g °C a una
temperatura de 25°C. Si se le entrega 105 cal de energía; determine su temperatura
final.
A) 5°C B) 25°C C) 30°C D) 35°C
m = 100 g
To = 25 °C
Tf = ?
Ce = 0,21 cal/g °C
Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
105 = (100)(0,21)(Tf – 25)
Q = 105 cal
105 = 21(Tf – 25)
5 = Tf – 25
Tf = 30 °C
Al
CALOR
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CALORIMETRÍA
EJERCICIO 7: Determine la masa de una pieza de hierro si se sabe que, para aumentar su 
temperatura desde 15°C a 95°C, necesita absorber 5564 cal.
El calor específico del hierro es 0,107 cal/°C
A) 550 g B) 600 g C) 650 g D) 800 g
C A L O R
m = ?
To = 15 °C
Tf = 95 °C
Ce = 0,107 cal/g °C
Q = 5 564 cal
Q = m Ce ΔT
5 564 = m (0,107) (95 – 15)
5 564 = m(0,107)(80)
5 564 = m(8,56)
m = 650 g
CALORIMETRÍA
Se mezclan 400 g de cierto líquido (Ce = 0,4 cal/g °C) a 20°C de temperatura con 800 
g de otro líquido a 100°C (Ce = 0,6 cal/g °C). Determine le temperatura de equilibrio.
A) 50°C B) 60°C C) 65°C D) 70°C
EJERCICIO 8:
T1 = 20 °C T2 = 100 °CTe = ?
QGANADO QPERDIDO
m2 = 800 gm1 = 400 g(Ce = 0,4 cal/g °C)
(Ce = 0,6 cal/g °C)
QGANADO + QPERDIDO = 0
m1 Ce(1) ΔT1 + 
(400)(0,4)(Te – 20) + (800)(0,6)(Te – 100) = 0 
m2 Ce(2) ΔT2 = 0 
160 (Te – 20) + 480 (Te – 100) = 0 
160 Te – 3 200 + 480 T - 48 000 = 0 
640 T - 51 200 = 0 
640 T = 51 200 T = 80 °C
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CALORIMETRÍA
EJERCICIO 9: Si se agregan 1750 J de energía a 60 g de agua a 25°C, ¿Cuál es la temperatura final del 
agua, sabiendo que su calor específico es 1 cal/g °C? 
(Considere: 1 J = 0,24 cal)
A) 30°C B) 31°C C) 32°C D) 34°C
m = 60 g
To = 25 °C
Tf = ?
Ce = 1 cal/g °C
Q = 1 750 J = 1 750 (0,24 cal) = 420 cal Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
420 = (60)(1)(Tf – 25)
420 = 60 Tf – 1 500
420 + 1 500 = 60 Tf
Tf = 32 °C
1 920 = 60 Tf
CALORIMETRÍA
EJERCICIO 10: Un perno de acero (Ce = 0,11cal/gºC) de 60 g se enfría hasta un temperatura de 22ºC,
perdiendo 660cal en el proceso. ¿Cuál es la temperatura inicial del perno?
A) 120ºC B) 122ºC C) 112°C D) 100°C
m = 60 g
To = ?
Tf = 22 °C
Q = 
Ce = 0,11 cal/g °C Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
-660 = (60)(0,11)(22 - To )
-660 = (6,6)(22 - To )
−660
6,6
= 22 − To
-100 = 22 - To
To = 22 + 100
To = 122 °C
Calor perdido - 660 cal
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FÍSICA
MOMENTO DE PRACTICAR
•PROBLEMAS Y RESOLUCIÓN
CALORIMETRÍA
PROBLEMA 01: Se mezclan 100 g de agua a 10°C con 300 g de agua a 90°C ¿A qué temperatura 
terminará la mezcla?
A) 50 °C B) 70 °C C) 60 °C D) 90 °C
T1 = 10 °C T2 = 90 °CTe= ?
QGANADO QPERDIDO
QGANADO + QPERDIDO = 0
m1 Ce(AGUA) ΔT1 + 
(100)(1)(Te – 10) + (300)(1)(Te – 90) = 0 
m2 Ce(AGUA) ΔT2 = 0 
100 Te - 1 000 + 300 Te – 27 000 = 0 
400 Te – 28 000 = 0 
400 Te = 28 000
Te = 70 °C
(m2 = 300 g)(m1 = 100 g)
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CALORIMETRÍA
Cuando se retiran 50 cal de energía calorífica a 10 g de una sustancia, se observa
que su temperatura decrece de 40 °C a 15 °C. ¿Cuál es el calor especifico de la
sustancia? (en cal/g°C)
A) 0,1 B) 0,4 C) 0,2 D) 0,5
m = 10 g
To = 40 °C
Tf = 15 °C
Q = 
Ce = ?
Calor perdido - 50 cal
Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
-50 = (10)(Ce)(40 - 15)
-50 = (10)(-25) Ce
−50
−250
= Ce
Ce = 0,2 cal/g °C
PROBLEMA 02:
CALORIMETRÍA
Se tiene en un recipiente 800 cm3 de cierto líquido cuya densidad es 0,3 g/cm3 y
a la temperatura de 20°C. Si se le entrega 10 kJ de energía calorífica, hallar la
temperatura final del líquido. El calor específico del líquido es 0,4 cal/g °C
Considere: 1 J = 0,24 cal
A) 25°C B) 35°C C) 45°C D) 55°C
V = 800 cm3
Tf = ?
To = 20 °C
Q = 
Ce = 0,4 cal/g °C
Q = m Ce ΔT
Q = m Ce (Tf – To)
2 400 = (240)(0,4)(Tf - 20)
2 400 = (96)(Tf – 20)
2 400
96
= Tf− 20
25 = Tf - 20
Tf = 45 °C
Calor ganado + 10 kJ
ρ = 0,3 g/cm3
ρ =
m
V
m = ρ V
m = (0,3)(800)
m = 240 g
Q = 10 kJ
Q = 10 (1 000 J)
Q = 10 000 J
Q = 10 000(0,24 cal)
Q = 2 400 cal
PROBLEMA 03:
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CALORIMETRÍA
Se calentó un trozo de metal de 100 g de masa a la temperatura de 90°C para
determinar su calor específico y se introdujo rápidamente en un recipiente que contenía
300 g de agua a 10°C. Una vez alcanzado el equilibrio térmico, se observó que la
temperatura era de 15°C. Determine el calor específico del metal. Ce(agua) = 1 cal/g °C
A) 0,1 cal/g °C B) 0,2 cal/g °C C) 0,4 cal/g °C D) 0,5 cal/g °C
mmetal = 100 g 
90 °C
magua = 300 g 
10 °C
T1 = 10 °C T2 = 90 °CTe = 15 °C
QGANADO QPERDIDO
QGANADO + QPERDIDO = 0
magua Ce(AGUA) ΔT1 + 
(300)(1)(15 – 10) + (100)(Ce)(15 – 90) = 0 
mmetal Ce(metak) ΔT2 = 0 
1 500 – 7 500 Ce = 0 
Ce = 0,2 cal/g °C
7 500 Ce = 1 500
PROBLEMA 04:
CALORIMETRÍA
Se mezclan 100 g de agua a 10°C con 400 g de agua a 40°C y con 500 g de agua a 50°C.
Determine la temperatura de equilibrio de la mezcla.
A) 32°C B) 42°C C) 45°C D) 48°C
T1 = 10 °C T3 = 50 °CT2 = 40 °C
Q1
Q3
Te = ?
Q2
QGANADO + QPERDIDO = 0
m1 = 100 g m2 = 400 g
m3 = 500 g
Q1 + Q2 + Q3 = 0
(100)(1)(Te – 10) + (400)(1)(Te – 40) + (500)(1)(Te – 50) = 0 
100 Te - 1000 + 400 Te – 16 000 + 500 Te – 25 000 = 0 
1000 Te – 42 000 = 0
1000 Te = 42 000
Te = 42 °C
PROBLEMA 05:
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CALORIMETRÍA
¿Cuánto calor será necesario proporcionar a un trozo de hierro de 50g para elevarle su
temperatura desde los 10°C hasta los 110°C? considere que para el hierro Ce = 0,12 cal/g°C.
A) 100 cal B) 400 cal C) 200 cal D) 600 cal
m = 50 g
To = 10 °C
Tf = 110 °C
Q = ? 
Ce = 0,12 cal/g °C
Q = m Ce ΔT 
Q = (50)(0,12)(110 – 10)
Q = 600 cal
PROBLEMA 06:
CALORIMETRÍA
A un cuerpo de 100 g y Ce = 0,5 cal/g °C se le entrega 400 calorías ¿En cuánto elevará 
su temperatura?
A) 2°C B) 8ºC C) 4ºC D) 10ºC
m = 100 g
ΔT = ?
Q = 400 cal 
Ce = 0,5 cal/g °C
Q = m Ce ΔT 
400 = (100)(0,5) ΔT
ΔT = 8 °C
400 = 50 ΔT
PROBLEMA 07:
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CALORIMETRÍA
Un trozo de metal de calor específico Ce = 0,6cal/g°C y masa m = 400 g recibe 3 600 cal, 
de manera que su temperatura aumenta hasta 100°C. ¿Cuál era la temperatura inicial 
del metal?
A) 85 °C B) 87 °C C) 89 °C D) 86 °C
m = 400 g
To = ?
Tf = 100 °C
Q = 3 600 cal 
Ce = 0,6 cal/g °C Q = m Ce ΔT 
3 600 = (400)(0,6)(Tf – To)
To = 85 °C
3 600 = 240 (100 – To)
3 600
240
= 100 − To
15 = 100 - To
PROBLEMA 08:
CALORIMETRÍA
Si se mezclan 200 g de agua a 20°C con 500 g de agua a 50°C y con 800 g de agua a
80°C. Determinar la temperatura final de equilibrio.
A) 62°C B) 70°C C) 40°C D) 65°C
T1 = 20 °C T3 = 80 °CT2 = 50 °C
Q1
Q3
Te = ?
Q2
QGANADO + QPERDIDO = 0
m1 = 200 g m2 = 500 g
m3 = 800 g
Q1 + Q2 + Q3 = 0
(200)(1)(Te – 20) + (500)(1)(Te – 50) + (800)(1)(Te – 80) = 0 
200 Te - 4000 + 500 Te – 25 000 + 800 Te – 64 000 = 0 
1500 Te – 93 000 = 0
1500 Te = 93 000
Te = 62 °C
PROBLEMA 09:
26/10/2020
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CALORIMETRÍA
Un litro de agua (1 kg) se encuentra a 90 °C de temperatura. Si se le extrae energía
calorífica hasta que su temperatura disminuye hasta 30 °C y ese calor se le entrega a 5
kg de un metal de calor específico 0,12 cal/g °C; hallar el cambio de temperatura que
experimentará el metal.
A) 100 °C B) 120 °C C) 140 °C D) 150 °C
1 000 g
90 °C 30 °C
5 000 g
Ce = 0,12 cal/g °C
QGANADO + QPERDIDO = 0
QMETAL + QAGUA = 0
mAGUA Ce(AGUA) ΔT1 = 0 
(5000)(0,12) ΔT + (1000)(1)(30 – 90) = 0 
mMETAL CeMETAL ΔT + 
600 ΔT – 60 000 = 0 
ΔT = 100 °C
600 ΔT = 60 000
PROBLEMA 10:
FÍSICA
R E S P U E S T A S
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
D A C C B A C D A C
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FÍSICA
PRACTICA Y APRENDERÁS