Cálculo de Entalpía de Disolución y Energía en Levantamiento de Pesas

Cálculo de la Entalpía de Disolución

Se disuelven 20 gramos de nitrato de amonio (NH₄NO₃) en 150 gramos de agua. La temperatura de la disolución disminuye en 9 °C. Calcula la entalpía de disolución.

Datos:

• Masa molar del NH₄NO₃ = 80 g/mol
• Número de moles disueltos = 20 g / 80 g/mol = 0.25 mol
• Masa total = 0.150 kg + 0.020 kg = 0.170 kg
• Capacidad calorífica específica (se asume la misma que la del agua) = 4.18 kJ/kg °C
• Variación de temperatura (en valor absoluto) = 9 °C

Fórmula:

Q = m * c * (T_f - T_i)

Q = 0.170 kg * 4.18 kJ/kg °C * 9 °C

Q = 6.39 kJ

Para expresar este calor por mol, dividiremos entre el número de moles disueltos:

ΔH = Q / moles

ΔH = 6.39 kJ / 0.25 mol

ΔH = 25.56 kJ/mol

Cálculo de Energía en Levantamiento de Pesas

Una persona consume 1000 Cal en alimentos, las cuales quiere perder levantando pesas de 25 kg hasta una altura de 1.8 m. Calcular el número de veces que debe levantar las pesas para perder la misma cantidad de energía que adquirió en alimentos y el tiempo que debe estar haciendo el ejercicio. Suponga que durante el ejercicio no se pierde energía por fricción.

Solución:

Para perder las 1000 cal, la persona debe realizar la misma cantidad de trabajo mecánico, es decir, W = 1000 cal. Transformamos al Sistema Internacional (SI):

W = 1000 cal * 4.18 J/cal = 4180 J

Esta es la cantidad de trabajo que debe ser realizado levantando pesas de 25 kg. El trabajo en un solo levantamiento hasta 1.8 m es:

W₁ = m * g * h

W₁ = 25 kg * 9.8 m/s² * 1.8 m = 441 J

Como el trabajo W debe ser realizado n veces hasta completar la cantidad W, entonces W = n * W₁, despejando n:

n = W / W₁

n = 4180 J / 441 J = 9.48

Supongamos que la persona levanta las pesas cada 5 segundos, entonces el tiempo total del ejercicio es:

Δt = n * 5 s = 9.48 * 5 s = 47.4 s

Por lo que es más fácil bajar de peso haciendo dieta.