Ejemplos resueltos y problemas de tarea correspondientes al tema "Primera Ley de la Termodinámica".

1. Ejemplo.
Un lingote de 0.050 kg de metal se calienta a 200.0 ° C y después se deja caer
en un calorímetro que contiene 0.400 kg de agua inicialmente a 20.0 ° C. La
temperatura de equilibrio final del sistema mezclado es 22.4 ° C. Encuentre el
calor especifico del metal.
Solución.
𝑚 𝑤 𝑐 𝑤 ( 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) = − 𝑚 𝑥 𝑐 𝑥 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝐶 𝑥 =
𝑚 𝑤 𝑐 𝑤(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝑚 𝑥(𝑇𝑥 − 𝑇𝑓)
ó
𝐶 𝑥 = −
𝑚 𝑤 𝑐 𝑤(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝑚 𝑥(𝑇𝑓 − 𝑇𝑖)
𝑐 𝑥 = −
(0.400 kg)(4,186
J
Kg °C
)(22.4 °C − 20 °C)
(0.050 kg)(22.4 °C − 200 °C)
𝑐 𝑥 = 453
J
Kg °C
El valor más cercano de 𝐶 𝑥 en la tabla de valores específicos corresponde al
hierro.

2. Ejemplo:
Un vaquero dispara una bala de plata con una rapidez de 200 m/s en la pared de pino de una
cantina. Suponga que toda la energía interna generada por el impacto permanece en la bala,
¿Cuál es el cambio de temperatura en la bala?
Solución:
(Calor especifico de la Ag, cAg = 235 J/ Kg·Cº)
ΔK+ ΔEinterna = 0
ΔEinterna = m cAg ΔT
[0 -
1
2
𝑚𝑣2
] = -m cAg ΔT
ΔT =
1
2
𝑚𝑣2
𝑚𝑐
=
𝑣2
2𝑐
ΔT =
(200 m/s)2
2 ( 239
J
kg
°C)
ΔT = 85.5 °C
Si se usa una bala de plomo en vez de una de plata, ¿El cambio de temperatura será mayor o
menor?
Solución:ΔT = 156 °C

3. Ejercicios
Una mujer de 55.0 kg ingiere una dona de jalea de 540 Calorìas (540 kcal) en el
desayuno. (a) ¿Cuántos joules de energía son equivalentes a una dona de jalea?
(b) ¿Cuántos escalones debe subir la mujer en una escalera muy alta para cambiar
la energía potencial gravitacional del sistema mujer-Tierra, en un valor equivalente
a la energía alimenticia en una dona de jalea? Suponga que la altura de un solo
escalón es 15.0 cm. (c) Si el cuerpo humano sólo es 25 % eficiente en convertir la
energía potencial química en energía mecánica, ¿cuántos escalones debe de subir
la mujer para compensar su desayuno?.
Una combinación de 0.250 kg de agua a 20.0 °C, 0.400 kg de aluminio a 26.0 °C y
0.100 kg de cobre a 100 °C se mezclan en un contenedor aislado y se les permite
llegar a equilibrio térmico. Ignore cualquier transferencia de energía hacia o desde
el contenedor. ¿Cuál es la temperatura final de la mezcla?.
¿Qué masa de agua a 25.0 °C debe llevarse al equilibrio térmico con un cubo de
aluminio de 1.85 kg inicialmente a 150 °C, para así bajar la temperatura del aluminio
a 65.0 °C? Suponga que toda el agua evaporada se condensa posteriormente.