Ejercicio 3 (cont.): Mocaccino incisos c-f; Ejercicio 4: Chaleco antibalas - energía cinética y calor

Ejercicio 3 (continuación): Mocaccino

c) Determinar la temperatura final si se agregan 120 gramos de hielo al envase y se mezclan con 200 gramos del mocaccino a 60°C.

Análisis por equilibrio térmico:

• Q_{cedido\_mocaccino} = Q_{absorbido\_hielo}
• m_{moc} \cdot c \cdot (T_{moc} - T_f) = m_{hielo} \cdot L_f + m_{hielo} \cdot c \cdot (T_f - 0)
• 200 \times 1 \times (60 - T_f) = 120 \times 80 + 120 \times 1 \times T_f
• 12000 - 200 T_f = 9600 + 120 T_f
• 2400 = 320 T_f \Rightarrow T_f = 7{,}5°C

[Espacio para desarrollo]

d) Determinar qué cantidad de hielo se necesitaría para obtener una temperatura final de la mezcla de, por lo menos, 8°C. Explicar si es viable.

[Espacio para desarrollo]

e) Si uno de los servicios a domicilio lleva los mocaccinos calientes a 50°C en su cajón a temperatura ambiente (20°C), ¿qué cantidad de calor se intercambia con el entorno (un solo mocaccino)?

Q = m \cdot c \cdot \Delta T = 0{,}330 \times 4186 \times (20 - 50) = 0{,}330 \times 4186 \times (-30) \approx -41\,439\,\text{J} \approx -41{,}4\,\text{kJ}

[Espacio para desarrollo]

f) Otra propuesta: incluir 50g de hielo con el restante de los mocaccinos y anexar un cajón de enfriamiento a 2°C. Justificar si esto sería suficiente para mantener el mocaccino a 8°C.

[Espacio para desarrollo]

Ejercicio 4: Chaleco antibalas - energía cinética y calor

Contexto: Una compañía de seguridad realiza pruebas de disparo para chalecos importados. Se realiza el disparo con una bala de 3 gramos a 200 m/s. La bala se detiene completamente.

Datos:

• m_{bala} = 3\,\text{g} = 0{,}003\,\text{kg}
• v_{bala} = 200\,\text{m/s}
• La bala se detiene completamente (v_f = 0)