FÍSICA – Bachillerato General – 1 – Primero de Bachillerato – Pág 176 – Resuelto 0

Pregunta 1) c) Calculo la diferencia de calor que existe entre la pizza mediana y la individual.

Respuesta:
Paso 1: Fórmula: Q = m c ΔT.
Paso 2: Datos y suposiciones: m_ind = 300 g, m_med = 600 g, c = 1 cal/g°C, T_inicial = 23°C, T_final = 230°C, por tanto ΔT = 230 – 23 = 207°C.
Paso 3: Diferencia de calor: Q_med – Q_ind = (m_med – m_ind) c ΔT.
Paso 4: Sustituyo: (600 – 300)·1·207 = 300·207·\(\cancel{1}\) = 62100 cal.
Resultado final: $$ \boxed{62100\ \text{cal}} $$

Pregunta 2) d) Calculo y respondo ¿qué calor es necesario para cocinar una pizza mediana, tomando en cuenta la temperatura ambiente como 23°C y la temperatura adecuada de cocción de 230°C?

Respuesta:
Paso 1: Fórmula: Q = m c ΔT.
Paso 2: Datos: m_med = 600 g, c = 1 cal/g°C, ΔT = 230 – 23 = 207°C.
Paso 3: Calor requerido: Q = 600·1·207 = 600·207·\(\cancel{1}\) = 124200 cal.
Paso 4: Conversión a joules: 1 cal = 4.186 J → Q = 124200·4.186 = 519901.2 J ≈ 5.20·10^5 J.
Resultado final: $$ \boxed{124200\ \text{cal} \approx 5.20\times10^{5}\ \text{J}} $$

Pregunta 3) e) ¿Qué potencia necesita el horno para cocinar una pizza familiar, si el tiempo de cocción es de 15 minutos?

Respuesta:
Paso 1: Fórmulas: Q = m c ΔT y P = Q / t.
Paso 2: Datos: m_fam = 900 g, c = 1 cal/g°C, ΔT = 207°C (como antes), t = 15 min = 900 s.
Paso 3: Calor requerido: Q = 900·1·207 = 186300 cal.
Paso 4: Convertir a joules: Q = 186300·4.186 = 779841.8 J ≈ 7.80·10^5 J.
Paso 5: Potencia: P = Q / t = 779841.8 J / 900 s = 866.49 W ≈ 8.66·10^2 W.
Resultado final: $$ \boxed{P\approx 8.66\times10^{2}\ \text{W} \ (\text{requiere} \approx 866\ \text{W})} $$

Pregunta 4) 3 a) En la cafetería: El empleado manifiesta que agregar una cantidad de hielo de 320 gramos de hielo permitirá disminuir la temperatura a la mitad. Indico si esta afirmación es correcta y argumento mi respuesta. También, confirmo si es posible añadir esta cantidad de hielo al envase (capacidad 330 g y mocaccino equivalente al agua).

Respuesta:
Paso 1: Regla: Conservación de la energía: calor perdido por el mocaccino = calor ganado por el hielo (fusión + calentamiento). Fórmula: m_moc c (T_i – T_f) = m_h L_f + m_h c (T_f – T_ice).
Paso 2: Suposiciones claras: tomo T_i (mocaccino caliente) = 70°C (valor típico de bebida caliente), T_ice = 0°C (hielo a 0°C), c = 1 cal/g°C, L_f = 80 cal/g, m_moc = 330 g, m_h = 320 g. “Disminuir la temperatura a la mitad” la interpreto como T_f = T_i / 2 = 35°C.
Paso 3: Calor que puede ceder el mocaccino al bajar de 70°C a 35°C: Q_lost = 330·1·(70 – 35) = 330·35 = 11550 cal.
Paso 4: Calor que necesita el hielo para fundirse y luego calentarse hasta 35°C: Q_needed = m_h·L_f + m_h·c·(35 – 0) = 320·80 + 320·35 = 25600 + 11200 = 36800 cal.
Paso 5: Comparación: Q_lost = 11550 cal < Q_needed = 36800 cal, por tanto no alcanza para conseguir T_f = 35°C. La afirmación es incorrecta.
Paso 6: Sobre la posibilidad física de añadir 320 g de hielo al envase: el envase tiene capacidad ≈ 330 g (330 mL) y ya contiene el mocaccino 330 g. Añadir 320 g de hielo sumaría masa/volumen 650 g ≈ 650 mL > 330 mL, por tanto no cabe. Conclusión: la afirmación es falsa y además no es posible introducir esa cantidad de hielo en el envase.
Resultado final: $$ \boxed{\text{No; la mezcla no alcanza la mitad de temperatura y 320 g de hielo no caben en el envase.}} $$

Pregunta 5) 3 b) Señalo, ¿qué fases son necesarias para pasar el hielo a su estado líquido?

Respuesta:
Paso 1: Si el hielo está por debajo de 0°C, primero hay que calentarlo hasta 0°C: usar Q = m c_ice ΔT (calentar sólido).
Paso 2: Luego se realiza la fusión (cambio de fase) a 0°C: se requiere calor latente de fusión Q = m L_f (sin cambiar la temperatura durante la fusión).
Paso 3: Después de la fusión, si se desea una temperatura mayor al agua 0°C, se calienta el agua líquida con Q = m c_water ΔT (calentar líquido).
Paso 4: Resumen de fases necesarias: calentamiento del sólido hasta 0°C (si aplica) → fusión (sólido → líquido, requiere L_f) → calentamiento del líquido (si se desea temperatura mayor a 0°C).
Resultado final: $$ \boxed{\text{Calentar hielo hasta 0°C (si es necesario) \to Fusión (Lf) \to Calentar el agua líquida}} $$