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Fisica 3° · 2024
Libro de Física 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

175/273

Calor intercambiado en el transporte de pizzas según su masa

📄 ejercicios fisica 🎓 bachillerato · 3° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español
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Respuesta rápida

2.a) Sí, influye: Q = mcΔt es proporcional a la masa cuando c y ΔT son constantes. 2.b) Q_mediana = 132 kJ; Q_familiar = 180 kJ.

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

Solución — Página 175

Fisica 3° · 2024

2
Ejercicio 2

Una pizzería transporta pizzas desde el horno (230 °C) en un envase que mantiene una temperatura óptima de 30 °C. El calor específico de la pizza es c = 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}}. Masas: individual m = 210\,\text{g}, mediana m = 330\,\text{g}, familiar m = 450\,\text{g}.

a
Parte 2.a

¿Influye la masa en el intercambio de calor de la pizza con el envase hasta la temperatura óptima?

  1. El calor intercambiado depende de la masa según la relación fundamental: Q = m\,c\,\Delta t
  2. Donde c es el calor específico (igual para las tres pizzas: 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}}) y \Delta t es la variación de temperatura: \Delta t = t_{\text{inicial}} - t_{\text{final}} = 230\,^{\circ}\text{C} - 30\,^{\circ}\text{C} = 200\,^{\circ}\text{C} = 200\,\text{K}
  3. Como c y \Delta t son constantes para las tres pizzas, Q es directamente proporcional a m: Q \propto m
  4. En la práctica: la pizza individual intercambia Q = 0{,}210 \times 2 \times 200 = 84\,\text{kJ}, la mediana 132\,\text{kJ} y la familiar 180\,\text{kJ}: entre mayor la masa, mayor el calor entregado al envase.
Respuesta

Sí, la masa influye; al mantenerse constantes c y \Delta t, el calor intercambiado Q = mc\Delta t es directamente proporcional a la masa, por lo que una pizza de mayor masa intercambia más calor.

b
Parte 2.b

Calor intercambiado con el envase para la pizza familiar y la mediana.

Datos convertidos a kilogramos:

  • Mediana: m = 330\,\text{g} = 0{,}330\,\text{kg}
  • Familiar: m = 450\,\text{g} = 0{,}450\,\text{kg}

Pizza mediana

  1. Sustituimos en Q = m\,c\,\Delta t: Q_{\text{mediana}} = (0{,}330\,\text{kg}) \times \left(2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}}\right) \times (200\,\text{K})
  2. Multiplicamos: Q_{\text{mediana}} = 0{,}330 \times 2 \times 200 = 132\,\text{kJ}

Pizza familiar

  1. Sustituimos en Q = m\,c\,\Delta t: Q_{\text{familiar}} = (0{,}450\,\text{kg}) \times \left(2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}}\right) \times (200\,\text{K})
  2. Multiplicamos: Q_{\text{familiar}} = 0{,}450 \times 2 \times 200 = 180\,\text{kJ}

Respuesta: Q_{\text{familiar}} = 180\,\text{kJ}

En ambos casos el calor es negativo desde la perspectiva de la pizza (la pierde al entregarla al envase); el valor absoluto indica la energía que el envase debe absorber para mantener la temperatura óptima.

Respuesta

Q_{\text{mediana}} = 132\,\text{kJ}

Contenido de la página

Problema 2

Enunciado: 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 una temperatura óptima de 30 °C. El calor específico de la pizza, según recetarios y análisis experimental, es idealmente: c = 2\,\frac{\text{kJ}}{\text{kg}\cdot\text{K}}.

a) Indico si la masa influye en el intercambio del calor de la pizza en el envase hasta la temperatura óptima. Justifico mi respuesta.

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

Imagen: pizza en su bandeja, fuente https://acortar.link/p6tTw (página 174, Texto de Física).

Ejemplos resueltos

Determinar el calor que entrega al envase una pizza individual de 210 g que sale del horno a 230 °C hasta alcanzar 30 °C.

  1. m = 210\,\text{g} = 0{,}210\,\text{kg}; \Delta t = 230 - 30 = 200\,\text{K}.
  2. Q = 0{,}210 \times 2 \times 200.
  3. Q = 84\,\text{kJ}.

Tabla

Pizza Masa (g) Masa (kg) \Delta t (K) Q (kJ)
Individual 210 0,210 200 84
Mediana 330 0,330 200 132
Familiar 450 0,450 200 180

Diagrama

graph LR
  A[Pizza al horno<br/>230 °C] -->|Q = mcΔT| B[Envase<br/>30 °C]
  A -->|m = 210 g| Q1[Q = 84 kJ]
  A -->|m = 330 g| Q2[Q = 132 kJ]
  A -->|m = 450 g| Q3[Q = 180 kJ]

Fórmulas y ecuaciones

Q = m\,c\,\Delta t

Q = m\,c\,\Delta t

\Delta t = t_{@@MATH_0@@\text{final}} = 230\,^{\circ}@@MATH_1@@\text{C} = 200\,\text{K}

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

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

Glosario (4)

Calor específico
Cantidad de calor necesario para elevar en 1 K (o 1 °C) la temperatura de 1 kg de una sustancia; aquí c = 2 kJ/(kg·K).
Calor sensible
Calor intercambiado que produce un cambio de temperatura en un cuerpo sin cambio de estado.
Kilojoule (kJ)
Unidad de energía equivalente a 1000 julios (J).
Variación de temperatura
Diferencia entre la temperatura inicial y la final; en un cambio de temperatura 1 °C equivale a 1 K.

Preguntas para practicar

Indico si la masa influye en el intercambio del calor de la pizza en el envase a la temperatura óptima. Justifico mi respuesta.

Sí influye. Como el calor sensible se calcula con Q = mcΔT y tanto el calor específico (2 kJ/(kg·K)) como la variación de temperatura (200 K) son las mismas para las tres pizzas, el calor intercambiado depende directamente de la masa: la familiar (450 g) intercambia más calor (180 kJ) que la mediana (330 g, 132 kJ) y que la individual (210 g, 84 kJ).

Temas y conceptos clave

Calor sensible: Q = mcΔTCalor específico de un alimentoRelación proporcional entre masa y calor intercambiadocalor específicomasavariación de temperaturakilojouleenergía transferida al envase

Fuentes y referencias

  • https://acortar.link/p6tTw (imagen de la pizza, pie de página)
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Preguntas que la gente también hace

¿Cómo se calcula el calor intercambiado cuando un cuerpo cambia de temperatura?
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¿Qué relación existe entre la masa de un cuerpo y el calor que intercambia?
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¿Por qué se usa ΔT en kelvins y no en grados Celsius en la fórmula Q = mcΔT?
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📌 Antes de leer esto
  • • Unidad de calor: joule (J) y kilojoule (kJ)
  • • Conversión de gramos a kilogramos
  • • Concepto de calor específico
  • • Diferencia de temperatura en K y °C
Siguiente tema sugerido
Calor latente y equilibrio térmico entre cuerpos de distinta temperatura
📝 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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