Ejercicios: Fenómenos físicos, químicos y nucleares y transferencia de calor

Clasifica cada fenómeno como físico, químico o nuclear: la fusión de un glaciar andino, la combustión del gas de Camisea, la desintegración del uranio en un reactor y la disolución de azúcar en agua. Escribe una razón breve para cada caso.

Define calor y temperatura, y explica en una o dos frases en qué se diferencian. Indica además en qué unidad del SI se mide el calor.

Escribe la ecuación de Einstein que relaciona la energía con la masa, indica qué representa cada símbolo y menciona la unidad del SI que corresponde a cada uno.

Luciana calienta en una olla 500 g de agua desde 20 °C hasta 80 °C. Considera que el calor específico del agua es $1.0\ \text{cal/(g·°C)}$. Calcula la cantidad de calor, en calorías y en kilocalorías, que absorbió el agua.

En una central nuclear, la fisión de una muestra de uranio transforma $2.0\ \text{g}$ de masa en energía. Usando $c = 3.0\times10^{8}\ \text{m/s}$, calcula la energía liberada en joules. Expresa tu resultado en notación científica.

Diego prepara una infusión: mezcla 200 g de agua a 90 °C con 300 g de agua a 20 °C en un recipiente aislado. Suponiendo que no hay pérdidas de calor, calcula la temperatura final de equilibrio y explica en qué sentido se transfirió el calor.

Una barra metálica de 400 g a 150 °C se sumerge en 600 g de agua a 20 °C dentro de un calorímetro ideal (sin pérdidas). La temperatura final de equilibrio es 30 °C. Considera el calor específico del agua $1.0\ \text{cal/(g·°C)}$.

1. a) Calcula el calor ganado por el agua.

1. b) Determina el calor específico del metal.

1. c) Argumenta por qué, si el metal tuviera un calor específico mayor, la temperatura final sería mayor.

Una estación eléctrica transforma en energía $5.0\ \text{mg}$ de masa mediante una reacción nuclear. Usa $c = 3.0\times10^{8}\ \text{m/s}$.

1. a) Calcula la energía liberada en joules.

1. b) Si un foco de 100 W consume energía a ese ritmo, calcula durante cuántos años podría mantenerse encendido con esa energía (considera 1 año $=3.15\times10^{7}$ s).

1. c) Compara este fenómeno con la combustión de un combustible, indicando por qué la energía por unidad de masa es tan diferente y a qué tipo de fenómeno corresponde cada uno.