Calorimetria
Teoria: Temperatura, canvi de fase, calor específica, capacitat calorífica, calor latent, humitat,
estat higromètric, coeficient de dilatació
1. Sabent que la calor latent de fusió del gel és de 335 kJ/kg a 1 atm, quanta energia cal per
a fondre’n 0,106 kg a 0oC?.
2. Un fragment de 3,00 g de carbó a 720 K es posa en equilibri tèrmic amb una persona i la
temperatura final és de 310K. Quanta energia tèrmica ha transmès el carbó? Quina
quantitat d’aigua bullent hauria pogut transmetre la mateixa energia per a arribar a la
mateixa temperatura final? (dades: la calor específica del carbó vegetal és 670 J/kg.K, la
de l’aigua 4186 J/kg K)
3. Un tros de metall de 50,0 g i a 151oC es col·loca en un calorímetre amb 30,0 g d’aigua a
23 oC. Un cop establert l’equilibri, la temperatura és de 49oC. La capacitat del recipient és
de 42 J/K. (la de l’aigua ja la teniu d’un altre exercici). Quina és la calor específica del
metall?
4. Una temperatura interior agradable és 68oF. Quina és aquesta temperatura en Celsius?
5. S’està dissenyant un element de circuit electrònic fet amb 23 mg de Si. El corrent que hi
passa li dóna energia a raó de 7,4 mW. Si el disseny no permet l’eliminació de la calor,
amb quina rapidesa li augmentarà la temperatura? Csi =705 J/kg.K
6. Voleu refredar 0,25 kg d’un refresc que està a 25oC posant-hi gel que està a -20oC. Quant
de gel hi haureu d’afegir per tal que la temperatura final sigui de 0oC, amb tot el gel fos?
(considereu que el refresc es comporta tèrmicament com l’aigua)Cgel=2.103J/kg.K.
7. Per tal de determinar la calor específica de l’oli d’oliva se’l fa circular per un calorímetre
elèctric a raó de 0,02 kg/s. En règim estacionari es troba:
Temperatura d’entrada 15oC
Temperatura de sortida 32oC
Intensitat del corrent elèctric 2 A
Tensió 220 V
Quant val?
Repte:
•

Calculeu la massa d’aire sec (m) i la massa de vapor d’aigua (m’) contingudes en 1 m3
d’aire humit a 17oC a pressió atmosfèrica, si l’estat higromètric d’aquest aire és 0,6.
Massa volúmica normal d’aire sec: 1,3 kg/m3, densitat relativa del vapor d’aigua 0,625;
pressió de vapor saturant de l’aigua a 17oC: 14,5 mmHg; coeficient de dilatació dels
gasos α =

1
273

•

S’escalfa, a pressió constant, 1 m3 d’aquest aire humit des de 17oC fins a 87oC. Calculeu
el volum que ocupa ara. Quin és el seu estat higromètric? (pressió de vapor saturant
de l’aigua a 87oC: 470 mmHg)

•

L’aire humit precedent, que estava a 17 o i s’ha portat a 87oC, es fa entrar a una
cambra de dessecació on hi ha una substància A xopa d’aigua líquida a 17oC. L’aire surt
de la cambra a 47oC i amb un estat higromètric de 0,5. El ritme d’entrada de l’aire a la
cambra és de 1800 m3/h. Si s’admet que totes les operacions es fan a pressió
atmosfèrica normal, calculeu el ritme de sortida de l’aire. Quina és la massa d’aire
retirada de la substància A en una hora? (pressió de vapor saturant de l’aigua a 47 oC:
79 mmHg)

•

Calculeu la quantitat de calor necessària per a vaporitzar la massa d’aigua precedent a

•

La calor específica de l’aire i del vapor d’aigua a pressió constant són, respectivament
c=0,24 cal. g-1 oC-1 i c’=0,48 cal. g-1 oC-1. Calculeu la quantitat de calor donada per l’aire
en el seu pas a través de la cambra de dessecació. Cal escalfar la cambra amb alguna
altra font de calor?

17oC. Calor de vaporització de l’aigua a t oC: L = ( 607 − 07t ) cal / g