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Fisica 1° · 2024
Libro de Física 1 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

175/274

Intercambio de calor de pizzas en un envase isotérmico

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 1° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

a) Sí influye: Q = m·c·ΔT es directamente proporcional a la masa.

b) Familiar: 180 kJ; Mediana: 132 kJ (ΔT = 200 K).

📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 175

Fisica 1° · 2024

2
Ejercicio 2

Una pizzería transporta pizzas en envases que mantienen una temperatura óptima de 30 °C. La pizza sale del horno a 230 °C. Masa: individual 210 g, mediana 330 g, familiar 450 g. Calorífico específico: c = 2\,\dfrac{\text{kJ}}{\text{kg} \cdot \text{K}}.

La temperatura cambia en la misma cantidad que en kelvin que en grados Celsius:

\Delta T = T_i - T_f = 230\,^\circ\text{C} - 30\,^\circ\text{C} = 200\,^\circ\text{C} = 200\,\text{K}

La fórmula del calor sensible que entrega la pizza al envase es:

Q = m \cdot c \cdot \Delta T

a
Parte 2.a

Indico si la masa influye en el intercambio del calor y justifico.

  1. En Q = m\,c\,\Delta T, el calor intercambiado Q es directamente proporcional a la masa m: si se duplica la masa con el mismo material (c constante) y la misma diferencia de temperatura (\Delta T = 200\,\text{K}), el calor intercambiado también se duplica.
  2. Por tanto, la masa SÍ influye: una pizza de mayor masa tiene mayor capacidad para absorber calor del horno y, al bajar a la temperatura óptima, entrega más calor al envase que una pequeña.
  3. En un transporte a domicilio, esto se traduce en que la pizza familiar pierde más energía y necesita un envase con mayor poder aislante (o más rápido servicio) para conservar los 30 °C óptimos.
Respuesta

Sí, la masa influye, porque Q es directamente proporcional a m al mantener c y \Delta T constantes.

b
Parte 2.b

Calculo el calor que se intercambia con el envase para la pizza familiar y la mediana.

Paso 1 — Pizza familiar (450 g):

m_f = 450\,\text{g} = 0{,}450\,\text{kg}

Paso 2 — Sustitución en la fórmula:

Q_f = m_f \cdot c \cdot \Delta T = 0{,}450\,\text{kg} \times 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \times 200\,\text{K}

Paso 3 — Cálculo:

Q_f = 0{,}450 \times 2 \times 200 = 0{,}450 \times 400 = 180\,\text{kJ}

Paso 4 — Pizza mediana (330 g):

m_{med} = 330\,\text{g} = 0{,}330\,\text{kg}

Paso 5 — Sustitución y cálculo:

Q_{med} = 0{,}330\,\text{kg} \times 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \times 200\,\text{K} = 0{,}330 \times 400 = 132\,\text{kJ}

Paso 6 (comprobación) — Pizza individual (210 g = 0,210 kg):

Q_{ind} = 0{,}210 \times 2 \times 200 = 84\,\text{kJ}

Se verifica que Q crece con la masa (84 kJ < 132 kJ < 180 kJ), confirmando el ítem a).

Respuesta

Pizza familiar: Q_f = 180\,\text{kJ}; pizza mediana: Q_{med} = 132\,\text{kJ}.

Contenido de la página

Problema: pizzas en envases isotérmicos

Una franquicia de pizza innova en los contenedores para mantener el alimento a temperatura adecuada hasta la entrega a domicilio.

Datos

Pizza Masa
Individual 210 g
Mediana 330 g
Familiar 450 g
  • Temperatura de horno: T_i = 230\,^\circ\text{C}
  • Temperatura óptima del envase: T_f = 30\,^\circ\text{C}
  • Calorífico específico ideal: c = 2\,\dfrac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}}

Actividades

a) ¿Influye la masa en el intercambio de calor?

Sí. En Q = m\,c\,\Delta T, con c y \Delta T constantes, Q es directamente proporcional a m: más masa implica más energía intercambiada con el envase.

b) Calor intercambiado (familiar y mediana)

Q = m\,c\,\Delta T, \qquad \Delta T = 230 - 30 = 200\,\text{K}

  • Familiar: 0{,}450\,\text{kg} \times 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \times 200\,\text{K} = 180\,\text{kJ}
  • Mediana: 0{,}330\,\text{kg} \times 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \times 200\,\text{K} = 132\,\text{kJ}
  • (Comprobación, individual: 0{,}210 \times 2 \times 200 = 84\,\text{kJ})

Ejemplos resueltos

Calor que entrega al envase una pizza individual de 210 g que sale del horno a 230 °C y llega a 30 °T óptima, con c = 2 kJ/(kg·K).

m = 0,210 kg; ΔT = 200 K. Q = 0,210 × 2 × 200 = 84 kJ.

Tabla

Pizza Masa (g) Masa (kg) Calor intercambiado (kJ)
Individual 210 0,210 84
Mediana 330 0,330 132
Familiar 450 0,450 180

Fórmulas y ecuaciones

Q = m · c · ΔT

Q = m \cdot c \cdot \Delta T

\Delta T = T_i - T_f = 230\,^\circ@@MATH_0@@\text{C} = 200\,\text{K}

Q_f = 0{,}450\,\text{kg} \times 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \times 200\,\text{K} = 180\,\text{kJ}

Q_{med} = 0{,}330\,\text{kg} \times 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \times 200\,\text{K} = 132\,\text{kJ}

Glosario (4)

Calor sensible
Energía intercambiada que produce un cambio de temperatura sin cambio de estado de la materia, según Q = mcΔT.
Calorífico específico (c)
Calor necesario para elevar en 1 K la temperatura de 1 kg de una sustancia; aquí 2 kJ/(kg·K).
Diferencia de temperatura
Resta entre temperatura inicial y final; expresada en K es numéricamente igual a la expresada en °C.
Envase isotérmico
Recipiente que mantiene o limita la temperatura de su contenido durante un intervalo de tiempo.

Preguntas para practicar

¿Por qué conviene usar un envase con mejor aislamiento para la pizza familiar?

Porque, al tener más masa, la pizza familiar entrega más calor (180 kJ) al envase en la misma caída de temperatura; un mejor aislante reduce ese flujo de calor y mantiene por más tiempo la temperatura óptima de 30 °C.

Temas y conceptos clave

Calor sensibleCalorífico específicoIntercambio de calorUnidades de temperatura y energíaQ = m·c·ΔTcalorífico específico cΔT en kelvinproporcionalidad directa entre Q y mkJkg

Fuentes y referencias

  • https://acortar.link/p6tTw
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Figuras de la página (1)

Ilustración de una pizza pepperoni sobre un plato metálico (fuente: acortar.link/p6tTw), ilustrando el contexto del problema.
Figura 1 image

Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se calcula el calor intercambiado con la fórmula Q = mcΔT?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué es el calorífico específico y en qué unidades se expresa?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Por qué la diferencia de temperatura 230 °C − 30 °C es igual a 200 K?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Convertir gramos a kilogramos (1 kg = 1000 g)
  • • Entender que un cambio de temperatura en grados Celsius equivale al mismo cambio en kelvin
  • • Fórmula del calor sensible Q = m·c·ΔT
  • • Operar con unidades y notación decimal
Siguiente tema sugerido
Fuerza, trabajo y energía mecánica: aplicaciones del trabajo neto y la primera ley de la termodinámica.
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 876 caracteres
  1. Leo el siguiente problema y realizo las actividades a continuación:

Una nueva franquicia de pizza decidió innovar en los contenedores que utiliza para transportar el alimento, con la finalidad de mantenerlo a una temperatura adecuada, hasta su entrega a domicilio.

La masa para una pizza individual es de aproximadamente 210 gramos, con todos los ingredientes; la mediana, 330 gramos, y la familiar, 450 gramos. La temperatura de horno de la pizzería es de 230°C y se coloca en el nuevo envase que garantiza mantener a una temperatura óptima de 30°C. Tomando en cuenta, a partir de recetarios y análisis experimental, de manera ideal el calWor específico de la pizza como:

fuente: https://acortar.link/p6tTWJ

a) Indico si la masa influye en el intercambio del calor de la pizza en el envase a la temperatura

óptima. Justifico mi respuesta. +

KX

174 _ Texto de Fisica

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