Dossier Fiq 4t Eso

  • Published on
    24-Oct-2014

  • View
    416

  • Download
    12

Transcript

GOVERN DE LES ILLES BALEARS

Departament de Fsica i Qumica

Conselleria dEducaci i Cultura I. E. S. LLOREN GARCAS I FONT

DOSSIER DEXERCICIS DE FSICA I QUMICA

4t ESO

Nom alumne ......................................................................................................

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

INDEX

QUMICAUNITAT 1 : FORMULACI INORGNICA ............................................... 3 UNITAT 2 : ENLLA QUMIC .................................................................... 19 UNITAT 3 : REACCIONS QUMIQUES...................................................... 25

FSICAUNITAT 4 : EL MOVIMENT ........................................................................ 31 UNITAT 5 : LES FORCES............................................................................. 42 UNITAT 6 : TREBALL I ENERGIA ............................................................. 48 UNITAT 7 : HIDROSTTICA ...................................................................... 54 UNITAT 8 : CALOR I TEMPERATURA ..................................................... 57

DOSSIER FiQ 4t ESO

2

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 1 : FORMULACI INORGNICA

DOSSIER FiQ 4t ESO

3

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

VALNCIESMetalls Liti Sodi Potassi Rubidi Cesi Franci Plata +1 Li Na K Rb Cs Fr Ag Berilli Magnesi Calci Estronci Bari Radi Zinc Cadmi +2, +3 Ferro Cobalt Nquel Fe Co Ni +2 Be Mg Ca Sr Ba Ra Zn Cd +3 Alumini Al

+1, +2 Coure Cu Mercuri Hg Crom Mangans No metalls Bor Nitrogen Fsfor Arsnic Antimoni Bismut Carboni Silici Hidrogen B N P As Sb Bi C Si H

+2, +4 Estany Sn Plom Pb Plat Pt

+1, +3 Or Au

Cr 2, 3 (6 oxocids i oxosals) Mn 2, 4 (6 i 7 oxocids i oxosals)

3 -3, 3, 5 -3, 3, 5 -3, 3, 5 -3, 3, 5 3, 5 2, -4, 4 2, -4, 4 +1, -1

Oxigen Sofre Seleni Telluri

O S Se Te

-2 -2, 2, 4, 6 -2, 2, 4, 6 -2, 2, 4, 6

Fluor Clor Brom Iode

F Cl Br I

-1 -1, 1, 3, 5, 7 -1, 1, 3, 5, 7 -1, 1, 3, 5, 7

DOSSIER FiQ 4t ESO

4

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

COMPOSTOS BINARIS :XIDS Sn compostos formats per O (que actua amb valncia 2) i un metall o no metall que actua amb la valncia positiva que sindiqui. La frmula general s : X2Ov on X indica lelement i v la seva valncia

Per formular-los en la nomenclatura de Stock i tradicional, sintercanvien les valncies i si s possible se simplifica. En la nomenclatura sistemtica, simplement, sescriuen els toms de cada element que sindiquen. Nomenclatura de Stock Sanomenen : xid de Exemples : xid de cobalt (III) : xid de mercuri (I) : xid dalumini : xid de carboni (IV) : xid de nitrogen (V) : xid de clor (VII) : . nom element ( ) ( ) Indica la valncia de lelement, en n romans, en el cas que tingui ms duna.

Nomenclatura sistemtica Sanomenen : prefix

. prefix nom element

xid de

indica el nombre dO que hi ha Exemples : Trixid de dinquel : Dixid de plat :

indica el nombre dtoms de lelement que hi ha

DOSSIER FiQ 4t ESO

5

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Nomenclatura tradicional

.

Aquesta nomenclatura utilitza una srie de sufixos i prefixos, que depenen del nombre de valncies que t un element: Elements amb una sola valncia: xid de nom de lelement o xid nom element acabat en -ic Per exemple Na2O xid de sodi o xid sdic Elements amb dues valncies: -ic (valncia major) cap a dalt augmenta la valncia -s (valncia menor) Per exemple el ferro te dues valncies (2 i 3), quan actua amb la 2 es diu ferrs i quan actua amb la 3 es diu frric: FeO xid ferrs; Fe2O3 xid frric El mercuri te les valncies 1 i 2, quan actua amb la 1 es diu mercuris i quan actua amb la 2 es diu mercric: Hg2O xid mercuris; HgO xid mercric Elements amb tres valncies -ic (valncia major) -s (valncia intermitja) hipo- -s (valncia menor) Per exemple el sofre te tres valncies (2, 4 i 6), quan actua amb la 2 se diu hiposulfurs, amb la 4 sulfurs i amb la 6 sulfric: SO xid hiposulfurs; SO2 xid sulfurs; SO3 xid sulfric. Elements amb quatre valncies per-ic -s hipo- -s Per exemple el clor te quatre valncies (1, 3, 5 i 7), quan actua amb la 1 es diu hipoclors, amb la 3 clors, amb la 5 clric i amb la 7 perclric. Cl2O xid hipoclors, Cl2O3 xid clors, Cl2O5 xid clric, Cl2O7 xid perclric cap a dalt augmenta la valncia -ic cap a dalt augmenta la valncia

DOSSIER FiQ 4t ESO

6

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Exemples : xid potssic : xid alumnic : xid cpric : xid cobalts : xid carbnic : xid carbons : xid ntric : xid perbrmic : xid iods :

Per anomenar els xids en les nomenclatures de Stock i tradicional, hem de conixer amb quina valncia actua lelement. Per saber quina s, ens hem dassegurar que lxid no shagi simplificat. HIDRURS METLLICS Sn compostos formats per H (que actua amb valncia 1) i un metall que actua amb la valncia positiva que sindiqui. La frmula general s : MHv on M indica el metall i v la seva valncia

Sanomenen amb les tres nomenclatures Stock, sistemtica i tradicional, de la mateixa forma que els xids, noms canviant la paraula xid per hidrur. Exemples : Hidrur dalumini : Hidrur cuprs : Hidrur de potassi : Hidrur frric : Dihidrur de coure : Hidrur de cobalt (III) : Tetrahidrur de plom :

DOSSIER FiQ 4t ESO

7

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

HIDRURS NO METLLICS Sn compostos formats per H (que actua amb valncia +1) i un no metall que actua amb la valncia negativa. Podem diferenciar dos grups de no metalls a lhora de formular aquests composts : 1r GRUP Bor Nitrogen Fsfor Arsnic Antimoni Carboni Silici Nomenclatura tradicional Bor Amonac Fosfina Arsina Estibina Met Sil Nomenclatura sistemtica Trihidrur de bor Trihidrur de nitrogen Trihidrur de fsfor Trihidrur darsnic Trihidrur dantimoni Tetrahidrur de carboni Tetrahidrur de silici Frmula BH3 NH3 PH3 AsH3 SbH3 CH4 SiH4

La frmula general s : XHv 2n GRUP Sofre Seleni Tellur Fluor Clor Brom Iode

on X indica el no metall i v la seva valncia negativa. Nomenclatura sistemtica Sulfur dhidrogen Selenur dhidrogen Tellurur dhidrogen Fluorur dhidrogen Clorur dhidrogen Bromur dhidrogen Iodur dhidrogen Frmula H2S H2Se H2Te HF HCl HBr HI

Nomenclatura tradicional cid sulfhdric cid selenhdric cid tellurhdric cid fluorhdric cid clorhdric cid bromhdric cid iodhdric

La frmula general s : HvX SALS BINRIES

on X indica el no metall i v la seva valncia negativa.

Sn compostos formats per un metall (que actua amb la valncia + que sindiqui) i un no metall que actua amb la valncia negativa. Sescriu el no metall ms a la dreta i amb la terminaci ur. Sutilitzen les tres nomenclatures de la mateixa forma que en els xids. Exemples : Clorur dor (I) : Sulfur de plat (IV) : Difluorur de calci : Triselenur de diferro : Clorur sdic : Iodur niquels :8

DOSSIER FiQ 4t ESO

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

COMBINACIONS ENTRE NO METALLS Sn compostos formats per dos no metalls, un dells actua amb la valncia negativa (s el que sescriu ms a la dreta i duu la terminaci ur) i laltre actua amb la valncia positiva que sindiqui. Sutilitzen les tres nomenclatures de la mateixa forma que per les sals binries. Exemples : Clorur de iode (I) : Sulfur de bor : Trifluorur de brom : Triselenur de dirsenic : Clorur hipoiods : Fluorur broms :

DOSSIER FiQ 4t ESO

9

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

COMPOSTOS TERNARIS :HIDRXIDS Sn compostos formats pel grup hidroxil OH (que actua amb valncia 1) i un metall que actua amb la valncia positiva que sindiqui. La frmula general s : M(OH)v Nomenclatura tradicional . -s -c on M indica el metall i v la seva valncia

Sanomenen : Hidrxid nom metall Exemples : Hidrxid sdic : Hidrxid ferrs : Hidrxid estnnic : Hidrxid argntic : . nom metall

Nomenclatura de Stock Sanomenen : Hidrxid de

( ) Indica la valncia del metall, en n romans, en el cas que tingui ms duna

Exemples : Hidrxid de cobalt (III) : Hidrxid de mercuri (I) : Hidrxid dalumini : Hidrxid de plat (IV) : .

Nomenclatura sistemtica Sanomenen : prefix

hidrxid de nom metall

indica el nombre dOH que hi ha Exemples : Trihidrxid de nquel : Tetrahidrxid de plat :

DOSSIER FiQ 4t ESO

10

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

OXOCIDS Sn combinacions dhidrogen, oxigen i un no metall.(De vegades tamb pot haver un metall de transici com el crom o el mangans). La frmula general s : HxNmyOz Nomenclatura tradicional Sanomenen : . hipocid Nom no metall peron sindica la valncia amb que actua el no metall amb les terminacions : hipo- ... s -s -ic per- ... ic quan noms t 1 valncia si t dues valncies si t tres valncies si t 4 valncies -s -s -ic -ic on Nm representa el no metall.

Per a formular-los se fa lxid corresponent, se simplifica si s possible i se li suma aigua. El resultat final se simplifica sempre que sigui possible. Exemples : cid perclric : 1/ Se fa lxid corresponent : xid perclric : Cl2O7 2/ Se simplifica si s possible : No se pot simplificar, se deixa aix. 3/ Se li suma aigua a lxid obtingut : Cl2O7 + H2O = H2Cl2O8 4/ Se simplifica lcid obtingut : HClO4 1/ 2/ 3/ 4/ Se fa lxid corresponent : Se simplifica si s possible : Se li suma aigua a lxid obtingut : Se simplifica lcid obtingut, si s possible :

cid sulfurs :

cid carbnic :

cid hipobroms :

cid ntric :11

DOSSIER FiQ 4t ESO

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Nomenclatura funcional (o de Stock)

.

No s necessari fer lxid i sumar-li aigua. Sobt directament la frmula final de lcid, noms cal recordar que lhidrogen actua amb valncia +1, loxigen amb valncia 2 i el no metall amb la valncia que sindiqui (valncia positiva). Sanomenen : cid prefix . oxo prefix . - nom no metall - ic ( ) Valencia del no metall en n romans. Si noms en t una, no cal indicar-la

Indica quants toms doxigen hi ha a lcid

Indica quants metall hi ha noms hi ha no metall el somiteix

toms del no a lcid. Si un tom del prefix mono

Per obtenir quants dtoms dhidrogen hi ha a lcid sha de fer una senzilla equaci, amb les valncies, tenint en compte que lcid final ha de ser neutre. Exemples : cid tetraoxosulfric (VI) : 1/ Se colloquen els elements : HSO

2/ Se posen els toms doxigen i del no metall : HxSO4 3/ Sobt el n x que indica els toms dhidrogen de lcid.

Valncia del no metall Valncia de lHPer a obtenir x fem :

Valncia de loxigen

x 1 + 1 6 + 4 (-2) = 0 ; x = 2

Aix, tindrem : H2SO4

N dH

N dO N dtoms del no metall

cid trioxosilcic (IV) :

cid dioxobrmic (III) :

DOSSIER FiQ 4t ESO

12

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Nomenclatura Sistemtica s molt semblant a la funcional. Sanomenen : prefix . oxo

.

prefix . - nom no metall - at ( ) dhidrogen toms del no a lcid. Si un tom del prefix mono Valencia del no metall en n romans. Si noms en t una, no cal indicar-la

Indica quants toms doxigen hi ha a lcid Exemples :

Indica quants metall hi ha noms hi ha no metall el somiteix

Dioxoclorat (III) dhidrogen :

Tetraoxomanganat (VII) dhidrogen :

Monoxoclorat (I) dhidrogen :

OXOSALS Sn les sals dels oxocids. Sobtenen daquests per substituci dels hidrgens per un metall. La frmula general s : Mx(NmyOz)v on M representa el metall , v la seva valncia i Nm representa el no metall. Nomenclatura tradicional Sanomenen : hipoper. -it -it -at -at Nom metall -s -ic

Nom NO metall

Ens indiquen amb quina valncia actua el NO metallDOSSIER FiQ 4t ESO

Ens indiquen amb quina valncia actua el metall13

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Per a formular-los : 1/ Se fa lcid corresponent, que sobt canviant la terminaci

-it per -s -at per -ic

2/ Una vegada obtingut lcid i simplificat si s possible, se substitueixen els hidrgens pel metall i se posa la valncia del metall al conjunt Nometall O 3/ Si s possible se simplifica la valncia del metall amb el nombre dhidrgens. Exemples : Perbromat frric : 1/ Se fa lcid corresponent : 2/ Se substitueixen els hidrgens pel metall, en aquest cas ferro, que actua amb la valncia 3: Hipoclorit sdic :

Sulfat bric :

Carbonat clcic : Nomenclatura de Stock .

Sanomenen com en la nomenclatura tradicional, per indicant la valncia del metall entre parntesis i en n romans. Els exemples anteriors serien : Perbromat de ferro (III) : Hipoclorit de sodi : Sulfat de bari : Carbonat de calci : Nitrit dor (I) :

DOSSIER FiQ 4t ESO

14

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Nomenclatura sistemtica Sanomenen : prefix . oxo

.

prefix . - nom no metall - at ( ) de nom metall .

( )

Indica quants toms doxigen hi ha. Exemples :

Indica quants metall hi ha noms hi ha no metall el somiteix

toms del no a lcid. Si un tom del prefix mono

Valencia del no metall en n romans. Si noms en t una, no cal indicar-la

Valencia del metall

Trioxonitrat (V) dor (III) : 1/ Fem trioxonitrat (V) dhidrogen :

2/ Desprs substitum els hidrogens pel metall, en aquest cas, or que acta amb valncia III :

Monoxoclorat (I) de nquel (II) :

Trioxosulfat (IV) de ferro (II) :

DOSSIER FiQ 4t ESO

15

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

FORMULACI INORGNICA A. Formula els segents compostos binaris : 1. xid platnic 2. xid de nquel (III) 3. Pentaxid de dinitrogen 4. cid fluorhdric 5. Clorur de nquel (III) 6. Sulfur dhidrogen 7. Sil 8. Carbur frric 9. Monxid de carboni 10. xid ferrs 11. Hidrur de bor 12. cid clorhdric 13. Tetrahidrur de carboni 14. Hidrur destany (II) 15. Bromur uric 16. Trixid de sofre 17. Tetranitrur de trisilici 18. Monosulfur de carboni 19. Clorur sdic 20. Sulfur dalumini

DOSSIER FiQ 4t ESO

16

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

B. Anomena els segents compostos binaris, en totes les nomenclatures donades : Nom. Tradicional Nom. Stock Nom. sistemtica 21. CO2 22. BaH2 23. FeCl2 24. PCl5 25. Cr2O3 26. CuS 27. P2O3 28. As2O5 29. H2S 30. NaBr C. Formula els segents compostos ternaris : 1. cid clric 2. Hidrxid cpric 3. Dioxonitrat (III) dhidrogen 4. Trioxonitrat (V) de calci 5. cid heptaoxodisulfric (VI) 6. Arseniat de zinc 7. Trioxosulfat (IV) de cadmi 8. Hidrxid de rubidi 9. cid fosfric 10. Tetraoxoarseniat (V) dhidrogen 11. cid trioxontric (V) 12. Hidrxid de liti 13. Clorit dor (III) 14. Silicat dalumini 15. Dihidrxid de mercuri

DOSSIER FiQ 4t ESO

17

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

. Anomena els segents compostos ternaris en les nomenclatures donades : Nom. Tradicional 16. HIO 17. Ca(OH)2 18. FeSO4 19. HMnO4 20. Hg2CrO4 21. KOH 22. Fe2(CO3)3 23. HBO2 24. Be(OH)2 25. Li2SO3E. Formula els segents compostos: 1. xid de cadmi 5. Dixid de seleni 9. xid hipoclors 13. Hidrur de potassi 17. Sil 21. cid clorhdric 25. cid bromhdric 29. Clorur de bari 33. Bromur cpric 37. Clorur de brom (I) 41. Monoclorur de brom 45. Hidrxid de zin 49. Dihidrxid de calci 53. cid carbnic 57. cid hipobroms 61. cid clric 65. Clorit de calci 69. Carbonat de calci 73. Hipoclorit de sodi 77. Nitrat destronci 2. xid de ferro (III) 6. xid plmbic 10. xid sulfurs 14. Hidrur plumbs 18. Amonac 22. Fosfina 26. cid sulfhdric 30. Fluorur de beril.li 34. Fluorur de calci 38. Monofosfur de bor 46. Hidrxid cobltic 50. Hidrxid cuprs 54. cid sulfurs 58. cid sulfric 62. cid carbnic 66. Carbonat de liti 70. Sulfit de sodi 74. Nitrat de nquel (III) 3. Heptaxid de diclor 7. xid de plata 11. Hidrur aurs 15. Hidrur destany (IV) 19. Sulfur dhidrogen 23. Seleniur dhidrogen 27. Fosfur cpric 31. Tel.luriur de cadmi 35. Fluorur de coure (II) 39. Tetraclorur de carboni 47. Trihidrxid dor 51. cid ntric 55. cid clors 59. cid hipoiods 63. cid broms 67. Iodat plumbs 71. Sulfat de calci 75. Carbonat auric 4. xid de brom (III) 8. Pentaxid de dinitrogen 12. Hidrur cobltic 16. Dihidrur de coure 20. Met 24. Arsina 28. Monosulfur destany 32. Triclorur de ferro 36. Tel.luriur de crom (III) 40. Tetrafluorur de silici 44. Hidrxid de berilli 48. Hidrxid ferrs 52. cid nitrs 56. cid peridic 60. cid perbrmic 64. Sulfit dalumini 68. sulfat de plata 72. Perclorat de plata 76. Iodat cobalts

Nom. Stock

Nom. sistemtica

42. Seleniur darsnic (III) 43. Hidrxid de plom (IV)

DOSSIER FiQ 4t ESO

18

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

F. Anomena els segents compostos: 1. NiO 6. ZnO 11. KH 16. HCl 21. HBr 26. Cu2Te 31. CuI 36. LiOH 41. Sn(OH)4 46. HNO3 51. Cs2SO4 56. Au(ClO2)3 2. CaO 7. Co2O3 12. FeH2 17. CH4 22. CrCl3 27. FeCl2 32. B2S3 37. CuOH 42. HBrO 47. H2CO3 52. Cu(NO3)2 57. HgBrO3 3. BeO 8. Hg2O 13. CuH 18. SiH4 23. CoS 28. BeS 33. CCl4 38. Co(OH)2 43. HBrO2 48. AgNO3 53. FeCO3 58. CaMnO4 4. Au2O3 9. I2O5 14. ZnH2 19. H2S 24. CuBr 29. AlF3 34. IF7 39. Pt(OH)4 44.HIO2 49. MnSO4 54. Cu2SiO3 5. SeO2 10. AlH3 15. NH3 20. HI 25. Mg3N2 30. Fe2S3 35. CS2 40. Zn(OH)2 45. H2TeO4 50. Al(NO2)3 55. KClO4

DOSSIER FiQ 4t ESO

19

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 2 : ENLLA QUMIC

DOSSIER FiQ 4t ESO

20

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

PROPIETATS DE LES SUBSTNCIES SEGONS EL TIPUS DENLLA : SUBSTNCIES INIQUES Propietats Sn slides a temperatura ambient i tenen uns punts de fusi i ebullici alts. En colpejar-les es fracturen i formen cristalls de mida ms petita. En general, es dissolen en aigua. No condueixen el corrent elctric en estat slid, per sn conductores en estat lquid i en dissoluci.

Interpretaci Hi ha una forta atracci entre els ions de signe diferent i cal molta energia per trencar la xarxa cristallina. En colpejar el cristall, els ions es desplacen i queden enfrontats els de la mateixa crrega, que es repelleixen. Les molcules daigua poden atreure i separar els ions per desfer la xarxa inica. Els ions estan localitzats a la xarxa, per quan passen a lestat lquid adquireixen mobilitat, cosa que possibilita el pas del corrent elctric.

SUBSTNCIES COVALENTS Substncies moleculars Propietats Tenen uns punts de fusi i ebullici baixos, de manera que sn gasos o lquids a temperatura ambient. No es dissolen (o es dissolen molt poc) en aigua. No condueixen el corrent elctric (algunes ho fan feblement).

Interpretaci La fora de lenlla entre els toms s gran, per la for que mant unides les molcules s feble. A la seva estructura no hi ha ions capaos de ser atrets per les molcules daigua. No tenen crregues elctriques a lestructura (de vegades es formen crregues en reaccionar amb laigua).

Cristalls covalents Propietats A temperatura ambient sn slids molt durs amb uns punts de fusi alts. No es dissolen en aigua. No condueixen el corrent elctric (tret del grafit).

Interpretaci Lenlla entre els toms s molt fort, de manera que cal molta energia per trencar la xarxa cristallina. A la seva estructura no hi ha ions capaos de ser atrets per les molcules daigua. No tenen crregues elctriques a lestructura.

SUBSTNCIES METLLIQUES Propietats Sn slides a temperatura ambient. Condueixen el corrent elctric tant en estat slid com en estat lquid. Sn deformables.

Interpretaci Cal fora energia per trencar la xarxa cristallina metllica Els electrons de la capa exterior es desplacen a linterior del metall. En deformar-les no es produeixen repulsi entre les crregues i no es fracturen.

DOSSIER FiQ 4t ESO

21

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Ltom. Nombres atmic i mssic. Istops. Ions 1. Quines sn les partcules anomenades subatmiques? 2. Assenyala lafirmaci incorrecta: a) Els electrons tenen crrega elctrica negativa. b) La massa del prot s igual a la de lelectr. c) La massa del neutr s molt superior a la de lelectr. d) La crrega del prot s de signe contrari a la de lelectr. 3. El nombre atmic dun determinat element qumic s 82. Quants de protons tenen al nucli tots els toms daquest element? 4. El nquel natural est format per cinc istops de nombres mssics: 58, 60, 61, 62 i 64. Escriu la notaci simblica de cada istop i indica el nombre de protons, neutrons i electrons que tenen. 5. Completa la taula segent: nom de lelement smbol de listop de lelement Z A nombre de protons nombre de neutrons nombre delectrons Iode34 S 16

9 127 37 17 10

6. Completa la taula segent : Element tom Mercuri Crom Calci Fluor Bor Urani Clor13 5 201 80

Z

A

Protons

Electrons 80

Neutrons 121

Hg24 52 20 9

20 8

B92 17 35 142

DOSSIER FiQ 4t ESO

22

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

7. s possible que dos toms tenguin el mateix nombre atmic i siguin elements diferents? I si tenen el mateix nombre mssic? 8. Lelement ferro est format per dos istops: Fe-54 i Fe-56 (el nombre fa referncia al nombre mssic). Indica quants de protons i neutrons hi ha el nucli del toms de cada istops i el nombre delectrons que orbiten a lescora electrnica. 9. Li calci t 18 electrons i 20 neutrons. Quin s el nombre de protons? Quin sn el seu nombre atmic i el seu nombre mssic? 10. A partir de les dades de la segent taula calcula la massa atmica de lelement qumic magnesi: istop massa atmica relativa abundncia (% en toms) magnesi-24 23,985 78,99 magnesi-25 24,986 10,00 magnesi-26 25,983 11,01 R: 24,305 u 11. El bor consta de dos istops: 10 B i 11 B . La presncia daquests s, respectivament, del5 5

20% i el 80%. Calcula la massa atmica del bor. R: 10,8 u 12. La plata natural est composta pels istops 107 Ag i 108 Ag , amb una presncia del 51,8%47 47

i el 48,2%, respectivament. Calcula la massa atmica de la plata. R: 107,482 u 13. La massa atmica del brom s 79,9. Prcticament, tot el brom que hi ha a lunivers correspon a dos istops. Lun, de nombre mssic 79, representa el 50,69 % de tots els toms de brom. Indica quin s el nombre mssic de laltre istop. R: 81 u 14. Completa la taula segent: Espcie qumica Ca2+ F-

Z

Protons

electrons

Neutrons

A

18 10 74 15 7 13

20 19 184 16 14 27

W P3N3Al3+

Configuraci electrnica i sistema peridic 15. Indica la configuraci electrnica dels elements segents: alumini, ne, oxigen i clor. 16. Indica el grup i perode de la taula peridica al qual pertanyen els segents elements: hidrogen, bor, carboni, fluor, sodi, fsfor i arg.

DOSSIER FiQ 4t ESO

23

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

17. Quin dels elements segents: carboni, liti, sofre, estronci i bor, tenen propietats qumiques semblants al calci? 18. Quina caracterstica comuna tenen tots els elements anomenats gasos nobles? 19. Completa: A la taula peridica els elements es disposen en ordre creixent de , i estan agrupats en i perodes. Per norma general, cada grup de la taula peridica cont elements amb propietats qumiques , mentre que en els s on sobserva una variaci important de les . 20. Determina a quin grup i perode, pertanyen els segents elements, a partir de la seva configuraci electrnica : a) b) c) d) e) A (2,1) B (2,8,2) C (2,8,1) D (2,8,6) E (2,7)

Enlla qumic 21. Qu s un enlla qumic? Per qu tendeixen a enllaar-se els toms? 22. Quants electrons de valncia tenen el calci, el fluor, el bor i el clor ? 23. Escriu la frmula del compost que creus que es formar amb cadascun dels parells segents dtoms i indica el tipus denlla present. Per els compostos covalents fer el diagrama de Lewis: a) Hidrogen i oxigen b) Alumini i oxigen c) Sodi i sofre d) Sofre i clor 24. Representa els diagrames de Lewis corresponents a les segents molcules: HCl i Cl2. 25. Un tom, que representarem per X, guanya un electr i es transforma en un i, que representarem per Y: X (2, 8, 7) + 1 e- Y (2, 8, 8) a) Quin s el nombre atmic, i el smbol qumic de X? b) Quin s el nom de li Y i la seva crrega? 26. Quin tipus de compost formaran el magnesi (Z=12) i el fluor (Z=9) quan suneixin? Quina ser la frmula del compost? 27. El nombre atmic dels elements N, F, Ne i Na s respectivament, 7, 9, 10 i 11. Escriu-ne les configuracions electrniques. Escriu la frmula del compost que creus que es formar amb cadascun dels parells segents dtoms i indica el tipus denlla present. Per els compostos covalents fer el diagrama de Lewis: a) N i F b) F i Na

DOSSIER FiQ 4t ESO

24

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

c) F i F d) Ne i Ne e) Na i Na 28. Per a cadascuna daquestes substncies: H2O, Na, NaCl i H2 a) Assenyala el tipus denlla que mant units els toms b) Indica dues propietats fsiques caracterstiques. 29. Indica el tipus denlla present en aquestes substncies: Mg, NaF, CO2, CCl4, LiCl. 30. Tenim tres substncies: A, B i C. A partir de les dades recollides a la taula segent, identifica quin tipus de substncia corresponen cada una de elles: Substncia Estat a temperatura ambient Gas, lquid o slid de punt de fusi baix slid slid Solubilitat en aigua Molt variable Conductivitat elctrica no

A

B C

insoluble soluble

s s (fos)

31. Posa una creu a les caselles corresponents : Substncia Slid a 25 Condueix en Condueix en C estat slid estat lquid xid de sodi Calci Diamant

Fcilment deformable

Duresa elevada

DOSSIER FiQ 4t ESO

25

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 3 : REACCIONS QUMIQUES

Nombre dAvogadro : NA = 6,0231023

LLEI DELS GASOS IDEALS : P : pressi V : volum T : temperatura n : nombre de mols R : constant dels gasos ideals R = 0,082 Unitats : atmosfera ( atm) Unitats : litres ( l ) Unitats : Kelvin (K)

PV = nRT

1 atm = 760 mm Hg ; 1 atm = 1,01105 Pa 1 l = 1 dm3 = 1000 cm3 ; 1ml = 1 cm3 K = C + 273

atml mol K

Condicions normals : C.N. P = 1 atm ; T = 273 K

DOSSIER FiQ 4t ESO

26

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Massa molecular. Concepte de mol. Nombre dAvogadro 1. Calcula la massa molecular de les substncies segents: dixid de sofre, nitrogen molecular (N2), amonac, nquel i trihidrxid dalumini. R: 64 u; 28 u; 17 u; 58,7 u; 78 u 2. Quantes molcules de met hi ha en 10 mols daquest compost? R: 6,02 1024 molcules3. Calcula quants toms de ferro hi ha en 0,1 mol dtoms de ferro. R: 6,02 1022

toms

4. Calcula quina s la massa de 10 mols de clorur de sodi. R: 585 g 5. Quants mols dalumini hi ha en 135 g daquest metall? R: 5 mol 6. Quants mols daigua hi ha en 100 g? R: 5,55 mol 7. Calcula la massa dun mol de carbonat de sodi. R: 106 g 8. Calcula quina s la massa de 10 mols de sodi. R: 230 g 9. Quantes molcules de prop, C3H8, hi ha en 2 mols daquest compost? R: 1,2 1024 molcules 10. Calcula la massa de 100 mols damonac. R: 1700 g 11. Quants mols hi ha en 1,13 1023 molcules de Br2? R: 0,19 mol 12. Quants mols hi ha en 8,6 1024 toms de N? R:14,29 mol 13. Quants dtoms hi ha en 8 g de sofre? R: 1,5 1023 toms 14. Quantes molcules de prop, C3H8, hi ha en 0,88 g daquest compost? R: 1,2 1022 molcules 15. Quina s la massa dun tom de plata? R: 1,79 10-22 g 16. Calcula la massa de 6,02 1024 molcules dH2. R: 20 g 17. On hi ha ms molcules, en 100 g daigua o en 200 g de dixid de carboni? R: en 100 g daigua 18. Quants de mols i molcules hi ha en 100 g de sucre (sacarosa) C12H22O11? R: 0,29 mol; 1,76 1023 molcules 19. Quina s la massa dun mol de cafena, C8H10N4O2? I la massa duna molcula? R: 194 g; 3,22 10-22 g 20. Ordena de ms gran a ms petita les quantitats de plata segents: 20 g, 5 1022 toms i 0,5 mol.

Llei dels gasos ideals 21. Calcula el volum de 2,5 mols de gas ideal a 100C i 4 atm. R: 19,1 l 22. Calcula el nombre de mols continguts en 200 ml a 27C i 1,2 atm. R: 9,75 10-3 mols 23. Calcula la pressi (en mm de Hg) exercida per 1,46 10-2 mols dun gas en 700 ml a 100C. R: 485 mm Hg 24. Calcula la massa de 5,6 litres doxigen mesurats a 100C i 0,5 atm. R: 2,93 g 25. Un recipient de 6 litres cont nitrogen a la pressi de 10 atm i temperatura de 27C. Quants grams de nitrogen cont el recipient? R: 68,29 gDOSSIER FiQ 4t ESO 27

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

26. Un recipient de 6 litres cont oxigen a la pressi de 6 atm i a la temperatura de 27C. Calcula el grams doxigen continguts dins el recipient. R: 46,83 g 27. Quin volum ocupen 7 g de gas clor en CN? R: 2,21 l 28. Calcula el nombre de molcules que hi ha en 4,5 litres de monxid de carboni mesurats en CN. Calcula la temperatura del gas si la pressi fos 5 atm. R: 1,21 1023 molcules; 1365 K 29. Quin s el volum doxigen mesurat en condicions normals, que podrem obtenir amb 6 1022 molcules doxigen? R: 2,23 l 30. Una mostra de gas ocupa un volum de 175 cm3 a 150 mm Hg i 23C. Calcula els mols de gas i el volum ocupat en condicions normals. R: 0,0014 mols; 0,03 l Tipus de reaccions qumiques. Ajust dequacions qumiques 31. Ajusta les equacions qumiques segents i classifica les reaccions corresponents: a) C3H8 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (l) b) Zn (s) + HCl (aq) ZnCl2 (s) + H2 (g) c) Na2SO4 (s) + C (s) Na2S (s) + CO (g) d) C2H4 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (l) e) NO (g) + O2 (g) NO2 (g) f) HCl (g) + O2 (g) H2O (l) + Cl2 (g) 32. Ajusta les equacions qumiques segents i classifica les reaccions corresponents: a) H2 (g) + O2 (g) H2O (l) b) C (s) + O2 (g) CO (g) c) N2 (g) + O2 (g) N2O3 (g) d) Al (s) + HCl (aq) AlCl3 (aq) + H2 (g) e) C6H6 (l) + O2 (g) CO2 (g) + H20 (l) f) SO2 (g) + O2 (g) SO3 (g) g) Na2O (s) + H2O (l) NaOH (aq) h) Al (s) + O2 (g) Al2O3 (s) 33. Escriu, ajusta i classifica les reaccions corresponents: a) Coure + oxigen (g) per formar monxid de coure (s) b) xid de calci (s) + aigua per formar hidrxid de calci (s) c) Carbonat de calci (s) per formar xid de calci (s) i dixid de carboni (g) d) cid sulfric (aq) + hidrxid de bari (aq) per formar sulfat de bari (s) i aigua e) Clorur de sodi (aq) + nitrat de plata (aq) per formar clorur de plata (s) i nitrat de sodi (aq) f) Zinc + cid sulfric (aq) per formar sulfat de zinc (aq) i hidrogen (g)

DOSSIER FiQ 4t ESO

28

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Clculs estequiomtrics: relaci massa-massa 34. El but, gas, de frmula C4H10, reacciona amb loxigen i sobt dixid de carboni i vapor daigua. a) Escriu lequaci qumica corresponent. b) Calcula el nombre de mols de dixid de carboni que sobtenen si reaccionen 3 mols de but. R: 12 mol c) Calcula quants grams daigua sobtindran si reaccionen 290 g de but. R: 450 g d) Calcula quantes molcules daigua es formaran si reaccionen 100 g doxigen. R: 1,45 1024 molcules 35. El clor, Cl2 (gas) reacciona amb lhidrogen i sobt clorur dhidrogen (gas). a) Escriu lequaci qumica corresponent al procs indicat. b) Calcula la massa dhidrogen necessria per reaccionar amb 20 mols de clor. R: 40 g c) Quants grams de clorur dhidrogen sobtindran en reaccionar 100 g de clor? R:102,8 g d) Quantes molcules de clor han de reaccionar per formar 5 mols de clorur dhidrogen? R: 1,5 1024 molcules 36. El carboni reacciona amb loxigen per donar dixid de carboni. a) Escriu lequaci qumica corresponent al procs indicat b) Calcula el mols de dixid de carboni obtinguts al reaccionar 100 g de carboni. R: 8,33 mol c) Calcula els mols doxigen consumits al reaccionar 1 kg de carboni. R: 83,3 mol d) Calcula les molcules doxigen reaccionen quan es produeixen 50 g de dixid de carboni. R: 6,84 1023 molcules 37. Quan encalentim una mescla de carboni en pols i xid de coure (II) sobt dixid de carboni i coure metall. a) Escriu lequaci qumica corresponent al procs indicat. b) Calcula la massa necessria de cadascun dels reactius, per obtenir 2,45 g de coure. R: 0,23 g de C; 3,07 g de CuO c) Calcula quants toms de coure sobtenen si reacciona 20 g de carboni. R: 2 1024 toms 38. El carbonat de calci en escalfar-lo es descompon en xid de calci i dixid de carboni. a) Escriu lequaci qumica corresponent al procs indicat. b) Calcula quants de mols de dixid de carboni es poden obtenir en descompondres per la calor 200 g de carbonat de calci. R: 2 mol c) Calcula quantes molcules de dixid de carboni sobtindran quan es descomponen 150 g de carbonat de calci. R: 9,03 1023 molcules d) Quants quilograms dxid de calci sobtindran en escalfar 1000 kg de carbonat de calci? R: 560 kg

DOSSIER FiQ 4t ESO

29

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

39. El benz, C6H6, crema fcilment amb loxigen de laire, obtenint-se dixid de carboni i vapor daigua. a) Escriu lequaci qumica corresponent. b) Quants mols doxigen es necessiten per reaccionar amb 100 g de benz? R: 9,6 mol c) Quants grams daigua sobtindran si reaccionen 2 mols de benz? R: 108 g d) Quantes molcules de dixid de carboni sobtindran si reaccionen 100 g de benz? R: 4,63 1024 molcules 40. El but, C4H10, s un combustible ds domstic molt habitual, que es comercialitza en bombones de diverses mides. La combusti del but es descriu mitjanant lequaci segent: C4H10 + O2 CO2 + H2O a) Ajusta lequaci. b) Calcula la massa daigua que es produir en la combusti de 10 kg de but.R: 15517 g c) Calcula la massa doxigen que caldr en la combusti de 10 kg de but. R: 35862 g 41. El magnesi, s un metall de color gris molt lleuger. Reacciona amb loxigen i sobt xid de magnesi. a) Escriu lequaci qumica corresponent al procs indicat. b) Calcula quants mols doxigen calen per reaccionar amb 0,1 mols de magnesi. R: 0,05 mol c) Calcula quants mols de xid de magnesi es formaran a partir de 5 mols doxigen. R: 10 mol d) Calcula la massa de magnesi que ha de reaccionar per formar 3 mol dxid de magnesi. R: 72,9 g e) Calcula les molcules doxigen que calen si reaccionen 2 mol de magnesi. R: 6,02 1023 molcules f) Calcula quants grams dxid de magnesi sobtindran si reaccionen 5 g de magnesi. R: 8,29 g g) Calcula quantes molcules doxigen reaccionaran amb 3 g de magnesi. R: 3,72 1022 molcules 42. La respiraci consisteix en la combusti bioqumica del sucre glucosa, C6H12O6. Aquesta reacci es pot expressar mitjanant lequaci qumica segent: C6H12O6 (s) + 6 O2 (g) 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) Calcula: a) Els mols de dixid de carboni que es produiran a partir de 3 mols de glucosa. R: 18 mol b) Els mols doxigen que calen per produir 0,3 mol daigua. R: 1,8 mol c) La massa de glucosa que reacciona amb 20 mol doxigen. R: 600 g d) El nombre de molcules doxigen que calen per produir 4 mol de dixid de carboni.

DOSSIER FiQ 4t ESO

30

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

R: 2,41 1024 molcules e) La massa daigua que es produir a partir de 600 g de glucosa. R: 360 g f) la massa doxigen que caldr per cremar 600 g de glucosa. R: 640 g g) Les molcules doxigen que calen per produir 25 g daigua. R: 8,36 1023 molcules Clculs estequiomtrics: relaci massa-volum i volum-volum 43. El zinc reacciona amb lcid clorhdric i sobt clorur de zinc i hidrogen. a) Escriu la reacci qumica corresponent. b) Calcula el volum dhidrogen en C.N. que sobt si reaccionen 3,28 g de Zn. R: 1,12 l 44. En fer saltar una guspira elctrica en una mescla dhidrogen i oxigen, sobt vapor daigua. Calcula el volum de vapor daigua obtingut, mesurat a 200C i 105 Pa quan reaccionen 5 g doxigen. R: 12,1 l 45. El monxid de nitrogen reacciona amb loxigen i sobt dixid de nitrogen. Totes les espcies qumiques que hi intervenen sn gasos. Calcula el volum doxigen i de monxid de nitrogen necessaris per obtenir 20 dm3 de dixid de nitrogen, si tots els gasos shan mesurat en les mateixes condicions de pressi i temperatura. R: 10 dm3 doxigen i 20 dm3 de monxid de nitrogen. 46. El carboni reacciona amb loxigen i sobt dixid de carboni. Calcula: a) La massa doxigen consumida quan es crema un kg de carboni. R: 2,67 kg b) El volum de dixid de carboni mesurat en c.n. obtingut quan es cremen 24 g de carboni. R: 44,8 l 47. El clor reacciona amb lhidrogen i sobt clorur dhidrogen (gas). Calcula el litres de clorur dhidrogen que sobtindran si reaccionen 10 litres de clor, si els gasos sn mesurats en les mateixes condicions de pressi i temperatura. R: 20 l 48. El but, C4H10 reacciona amb loxigen i sobt dixid de carboni i vapor daigua. Calcula: a) El volum doxigen mesurat a 27C i 105 Pa que es necessita per reaccionar amb 100 g de but. R: 279,4 dm3 b) El volum de dixid de carboni que se nobtindr si reaccionen 10 dm3 de gas but, si els gasos sn mesurats en les mateixes condicions de pressi i temperatura. R: 40 dm3

DOSSIER FiQ 4t ESO

31

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 4 : EL MOVIMENT

DOSSIER FiQ 4t ESO

32

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

MRU : Moviment Rectilini UniformeMoviment en una dimensi. Trajectria rectilnia. Velocitat constant (que no varia) Eq. del moviment : s = so + v (t- to) s: posici en linstant t so : posici inicial v : velocitat t : temps to : temps inicial

Posici positiva : el cos es troba a la dreta de lorigen. Posici negativa, el cos es troba a lesquerra de lorigen. Velocitat positiva :el cos es mou cap a la dreta. Velocitat negativa :el cos es mou cap a lesquerra.

En aquest cas, la velocitat mitjana s : vm = vGrfics del MRU :s s s

t

t

t

Si so = 0 Cos que es mou cap a la dreta

Si so 0 Cos que es mou cap a la dreta

Si so 0 Cos que es mou cap a lesquerra

v

v

tCos que es mou cap a la dreta. Cos que es mou cap a lesquerra.

t

DOSSIER FiQ 4t ESO

33

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

MRUA : Moviment Rectilini Uniformement AcceleratMoviment en una dimensi. Trajectria rectilnia. La velocitat varia. Hi ha acceleraci i s constant.Eq. del moviment : s = s o + v o (t - t o ) + v = v o + a (t - t o ) s : posici en l' instant t v : velocitat en l' instant t t : temps a : acceleraci Posici positiva : el cos es troba a la dreta de lorigen. Posici negativa : el cos es troba a lesquerra de lorigen. Velocitat positiva :el cos es mou cap a la dreta. Velocitat negativa :el cos es mou cap a lesquerra. Si lacceleraci i la velocitat tenen el mateix signe, el cos accelera. Si lacceleraci i velocitat tenen signe diferent, el cos frena.v + vo s vm = 2 t

a(t - t o ) 2 2 2 2 v = v o + 2a(s - s o )

s o : posici inicial v o : velocitat inicial t o : temps inicial

En aquest cas, la velocitat mitjana s : v m =Grfics del MRUA :

s

v

a

t

t

t

Cos que es mou cap a la dreta. Velocitat positiva que augmenta amb acceleraci positiva : accelera

s

v

a

t

t

t

Cos que es mou cap a lesquerra. Velocitat negativa que augmenta amb acceleraci positiva: frenaDOSSIER FiQ 4t ESO 34

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

MOVIMENT CIRCULAR UNIFORME (MCU)Cos que se mou seguint una trajectria circular amb una velocitat constant en mdul. Tindrem una srie de magnituds angulars : : angle recorregut o girat. Unitats : radiants : rad ( 180 = rad) : velocitat angular. Pot expressar-se en rpm (revolucions per minuts : rev/min ) o rad/s. Ens diu quin s langle girat per unitat de temps.

1 rev = 2 rad Eq. del moviment : = o + (t t o ) T : s el perode de revoluci. s el temps que triga el cos a fer una volta completa. Unitats : s : s la freqncia de gir. s el nombre de voltes que fa el cos en 1 s. Unitats : Hz.

=

2 T

= 2

T=

1

Existeixen relacions entre les magnituds angulars i les lineals ( s: posici i v: velocitat ) : Arc recorregut = R v = R on R s el radi de la circumferncia.

DOSSIER FiQ 4t ESO

35

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Posici, desplaament i espai recorregut 1. Calcula el desplaament del mbil de la figura (les dades estan expressades en metres) quan es trasllada: a) de A a B; b) de B a C; c) de C a D. Calcula tamb el desplaament total, s a dir, de A a D.

D -4

C -2 0

A 2

B 4

2. Un vehicle en carretera parteix de la posici so=246 km i fa successivament els desplaaments segents: s1-so=37 km; s2-s1=-24 km i s3-s2=15 km. Calcula les posicions s1, s2 i s3. Quin s el desplaament total que ha fet? R: s1=283 km; s2=259 km; s3=274 km; s=28 km Velocitat 3. Les naus espacials que van cap a altres planetes han dassolir, en sortir de la Terra, una velocitat de 11200 m/s. Expressa aquesta velocitat en km/h. R: 40320 km/h 4. Ordena de ms petita a ms gran les velocitats segents: 12 km/h; 3,5 m/s i 0,19 km/min. R: 0,19 km/min; 12 km/h; 3,5 m/s 5. Un atleta corre els 100 m en 10 s i un nedador els neda en 54 s. Calcula les velocitats mitjanes de cadascun dells en km/h. R: 36 km/h; 6,67 km/h 6. En el gran premi de motociclisme de Iugoslvia de 1988 Sito Pons va vncer en la categoria de 250 cc, desprs dhaver donat 26 voltes al circuit en 40 min 21,39 s. Si la longitud del circuit de Rijeka, on es va celebrar la prova, s 4168 m, quina va ser la velocitat mitjana del guanyador? Expressa-la en m/s i km/h. R: 44,75 m/s; 161,12 km/h Moviment rectilini uniforme 7. Hem extret dun moviment rectilini les dades segents:

Temps (s) Posici (m)

0 -8

3 2,8

5 10

9 24,4

10 28

Digueu si es pot tractar dun moviment uniforme. 8. Representa les grfiques velocitat-temps i posici-temps dun mbil que parteix del punt s=0 i que es desplaa a 7,5 m/s, des de linstant to=0 fins al t=30 s. 9. Representa les grfiques velocitat-temps i posici-temps per a un mbil que es desplaa amb una velocitat constant de 27 km/h, des de linstant t=0 fins a linstant t=80 s. 10. Un mbil surt de la posici 4 m a linstant zero. Es mou amb un moviment rectilini i uniforme, en sentit positiu. La velocitat s 15 m/s. Escriviu lexpressi de la posici en funci del temps (equaci del moviment) i dibuixeu-ne el grfic corresponent. 11. Un ciclista surt dun punt i, desprs davanar amb una velocitat constant de 45 km/h durant mitja hora, descansa 10 minuts i torna al punt de partida, amb velocitat constant, en 45 minuts. Representa les grfiques velocitat-temps i posici-temps.

DOSSIER FiQ 4t ESO

36

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

12. Un mbil es desplaa amb una velocitat de 90 km/h, durant 5 minuts. Determinar lespai recorregut durant aquest temps. R: 7500 m 13. Un cotxe va a 36 km/h. Quants quilmetres recorrer en una hora i mitja? R: 54 km 14. Quan triga un cotxe a recrrer 150 km si va a una velocitat de 30 km/h? R: 5 h 15. Escriviu les equacions dels moviments de dos mbils, A i B, que es mouen damunt la mateixa recta amb moviments uniformes. El mbil A surt de lorigen de coordenades (s=0) a linstant zero i es mou a 4 m/s, en sentit positiu. El mbil B surt 6 s ms tard des dun punt s=80 m i es mou amb la mateixa rapidesa que A, per, en sentit contrari. En quin moment sencreuaran? R: sA=4t; sB=104-4t; 13s 16. Dos mbils es desplacen sobre una recta amb velocitat constant. El primer surt del punt s=20 m i es mou a 5 m/s. El segon surt de lorigen de coordenades 3 s desprs i es mou a 12 m/s darrera del primer. Escriu les equacions dambds moviments i calcula en quin instant el segon mbil aconsegueix agafar el primer. R: sA=20+5t; sB=12t-36; 8s 17. Dos punts, P i Q, disten 200 m. De Q surt un mbil i es dirigeix cap a P a 15 m/s. Un altre mbil surt de P, 4 segons ms tard i es dirigeix cap a Q a 20 m/s. On es trobaran? R: 80 m 18. Dos mbils surten al mateix temps de dos punts distanciats 200 km i es dirigeixen lun cap a laltre amb una velocitat de 60 km/h i de 40 km/h. On es trobaran? R: 120 km dA 19. Un autombil que porta una velocitat constant de 60 km/h passa per un punt. Mitja hora ms tard passa pel mateix punt una moto, que va, en la mateixa direcci i en el mateix sentit, a 90 km/h. Desprs de quan de temps i a quina distncia del punt esmentat agafar lautombil? R: 1,5 h; 90 km 20. Dues estacions ferroviries, M i N, disten 48 km luna de laltra. A les 8 h surt un tren de M cap a N, que viatja amb una velocitat de 45 km/h. A les 8:45 h surt un altre de N i es dirigeix cap a M amb una velocitat de 60 km/h. Determinar en quin punt sencreuaran. R: 39,86 km de M 21. Quin s la posici inicial, linstant inicial i la velocitat del moviment representat a la figura? Escriu lequaci del moviment. R: 15m; 1 s; 5 m/s; s =10+5t35 30 25 S (m) 20 15 10 5 0 0 1 2 t (s) 3 4 5

22. Escriviu les equacions dels dos moviments, les grfiques posici-temps dels quals sn representades a la figura. Interpreta aquestes grfiques: en quins instants surten els mbils? De quins punts parteixen? En quin sentits es mouen? R: s = 60-6t; s = 5t-10

DOSSIER FiQ 4t ESO

37

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

70 60 50 s (m) 40 30 20 10 0 0 2 4 6 t (s) 8 10 12

23. Quines sn les equacions dels moviments, les grfiques posici-temps dels quals es troben representades a la figura. Interpreta aquestes grfiques: en quins instants surten els mbils? De quins punts parteixen? En quin sentits es mouen? R: s = 6-0,75t; s = -8 + t10 8 6 4 2 0 -2 0 -4 -6 -8 -10 t (s)

s (m)

2

4

6

8

10

12

Moviment rectilini uniformement accelerat 24. Un tren que parteix del reps, tarda 40 s a assolir una velocitat de 10 m/s amb un moviment uniformement accelerat. Calcula lacceleraci i lespai recorregut en els 40 s. R: 0,25 m/s2; 200 m 25. Un mbil amb moviment rectilini t una velocitat de 20 m/s en linstant to=0. En linstant t=30 s, la seva velocitat s 5 m/s. Calcular lacceleraci. Si es continua movent amb la mateixa acceleraci, quina ser la velocitat en els instants 40 s i 60 s? R: -0,5 m/s2; 0 m/s; -10 m/s 26. Un cos, partint del reps, es mou a una acceleraci de 8 m/s2. Quant temps trigar a recrrer 100 m? Quina ser la seva velocitat en linstant en qu arribi a aquesta distncia? R: 5s; 40 m/s

DOSSIER FiQ 4t ESO

38

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

27. Un atleta parteix del reps i assoleix una velocitat de 5 m/s desprs de 20 s: a) Calcula lacceleraci de latleta. R: 0,25 m/s2 b) Escriu lequaci de moviment. R: s = 0,125 t2 c) Quin espai ha recorregut en els 20 s? R: 50 m d) Quant temps trigar en recrrer 200 m? R : 40 s e) Quina ser la seva velocitat mitjana en el recorregut de lapartat anterior? R: 5 m/s 28. Un mbil frena durant 7 s amb una acceleraci de 4 m/s2 fins aturar-se. Calcula: a) La velocitat inicial del mbil en m/s i km/h. R: 28 m/s ; 100,8 km/h b) La distncia de frenada. R: 98 m c) La velocitat mitjana durant la frenada. R: 14 m/s 29. Un cotxe va a la velocitat de 72 km/h i al cap de mig minut t una velocitat de 100 km/h. Calcular: a) Lacceleraci del moviment. R: 0,26 m/s2 b) La distncia recorreguda en aquest temps. R: 717 m 30. En aixecar-se un avi recorre 1600 m sobre la pista en 20 s. Calcula: a) Lacceleraci en que es mou. R: 8 m/s2 b) El temps que tarda a recrrer la primera meitat de la pista. R: 14,14 s c) La velocitat quan lavi senlairi. R: 160 m/s 31. Representa les grfiques velocitat-temps i posici-temps dun mbil que parteix del reps i es mou amb una acceleraci de 0,5 m/s2. 32. Representa les grfiques velocitat-temps i posici-temps dun mbil que t una velocitat inicial de 10 m/s i que frena amb una acceleraci de 0,8 m/s2. 33. Representa les grfiques velocitat-temps i posici-temps dun mbil que parteix a linstant zero des del punt 20 m, amb una velocitat inicial de 6 m/s i amb una acceleraci de 2 m/s2. 34. A la figura hem representat la grfica velocitat-temps dun moviment. Quin s linstant inicial? Quina s la velocitat inicial? I quina s lacceleraci? Expressa la posici del mbil en funci del temps, suposant que, a linstant inicial la seva posici s zero. R: 2 s; 10 m/s; 2,5 m/s2; s=-15+5t+1,25 t240

30 v (m/s)

20

10

0 0 2 4 6 t (s) 8 10 12

DOSSIER FiQ 4t ESO

39

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

35. Calcula lacceleraci i el desplaament en 40 s per dos mbils, les grfiques v-t dels quals hem representat a la figura. R: -0,75 m/s2; 600 m; 0,5 m/s2; 0 m40 30 20 v (m/s) 10 0 0 -10 -20 t (s) 10 20 30 40 50

36. A linstant zero, el mbil, la grfica v-t del qual hem representat a la figura, es troba a la posici 5 m. Escriviu lequaci del moviment daquest mbil i calcula el desplaament en 8s. R: s=5-4t+0,4375 t2; -4 m5 4 3 2 v (m/s) 1 0 -1 0 -2 -3 -4 -5 t (s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

37. Dos mbils parteixen simultniament del mateix punt i en el mateix sentit (en moviment rectilini). El primer du un moviment uniforme amb velocitat de 100 cm/s. El segon es mou, partint del reps, amb acceleraci de 4 cm/s2. Quin temps tardaran en trobar-se i quina distncia hauran recorregut en aquest instant? R: 50 s; 50 m 38. De dos punts, distants 200 m lun de laltre, surten alhora dos mbils. El que surt de A t una velocitat inicial de 5 m/s i es dirigeix cap a B amb una acceleraci constant d1m/s2. El que surt de B va cap a A amb moviment uniforme i la velocitat s de 12 m/s. Escriviu les equacions de tots dos moviments i calcula en quin punt sencreuaran. R: sA=5t+0,5 t2; sB=200-12t; 89 m dA. 39. Dun punt A surt un ciclista i es dirigeix cap un punt B amb una velocitat de 36 km/h; 3 segons ms tard surt de B cap a A un autombil amb una acceleraci de 0,4 m/s2. Calcula en quin punt sencreuaran si la distncia entre els punts A i B s 9 km. R: 1912,2 m 40. Duna ciutat surt un autombil a 108 km/h, 10 s ms tard surt, darrera el primer, un altre amb una acceleraci de 0,8 m/s2. Determinar a quina distncia de la ciutat el segon cotxe avanar al primer i quins temps utilitzar en fer-ho. R: 2818,37 m; 93,94 s

DOSSIER FiQ 4t ESO

40

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

41. Dos mbils es mouen entre dos punts A i B situats a 110 m un de laltre. El primer mbil surt dA sense velocitat inicial i es dirigeix cap a B amb una acceleraci constant de 4 m/s2. El segon mbil surt de B dos segons ms tard i es dirigeix cap a A amb velocitat constant de 20 m/s. Calcular en quin punt sencreuaran. R: 50 m dA. 42. Dos cotxes estan separats per una distncia de 2 km. Van un cap a laltre, el primer amb velocitat constant de 90 km/h i el segon amb una acceleraci de 1,5 m/s2. Calcula en quin moment i on es trobaran. R: 37,5 s; 938,3 m 43. Un cotxe i un moto parteixen alhora del reps en la mateixa direcci i sentit amb acceleracions de 1,8 m/s2 i 1,2 m/s2, respectivament. Si el cotxe es troba inicialment a 30 m darrera de la moto, determina: a) Temps que tarda el cotxe en agafar la moto. R: 10 s b) Espai recorregut per cada un en aquest moment. R : 90 m i 60 m c) Velocitat de cada un en aquest moment. R: 18 m/s; 12m/s Caiguda lliure 44. Quant tardar a arribar a terra un cos que deixam caure, sense velocitat inicial, des duna altura de 10 m?R: 1,43 s 45. Amb quina velocitat entrar en laigua un nedador que es deixa caure des duna altura de 5 m? R: -9,9 m/s 46. Amb quina velocitat cal llanar una pedra, verticalment i cap avall a una boca dun pou de 50 m de fondria, perqu arribi al fons en 2 segons? Amb quina velocitat arribar al fons? R: -15,2 m/s; -34,8 m/s 47. Llanam una pedra, verticalment cap enlaire, amb una velocitat de 90 km/h. Calcula a quina altura arribar i quant de temps tardar a tornar al punt de partida. R: 31,85 m; 5,1 s 48. Lacceleraci de la gravetat a la superfcie de la Lluna s 1,6 m/s2, amb quina velocitat arribar al terra de la Lluna un cos que sha deixat caure sense velocitat inicial des de 5 m daltura? R: -4 m/s 49. De dalt dun edifici es deixa caure una bolla dacer que tarda 2,1 s a arribar a terra. Calcula lalaria de ledifici i la velocitat darribada de la bolla. Calcula tamb a quin moment i a quina velocitat passa per un punt situat a 14,7 m daltura. R: 21,6 m; -20,6 m/s; 1,2 s; -11,6 m/s 50. Llanam un cos cap a amunt amb una velocitat inicial de 108 km/h. Calcula el temps que tardar en tornar al punt de partida i la seva velocitat final. R: 6,12 s; -29,98 m/s Moviment circular uniforme 51. Una roda de 80 cm de radi dna dues voltes i mitja. Expressar langle que ha girat, en radiants, i calcular la longitud de larc descrit per un punt de la perifria de la roda. R: 15,7 rad; 12,57 m 52. Un vehicle descriu una corba, que s un arc de circumferncia de 45. Larc recorregut t una longitud de 220 m. Quin s el radi de la corba? R: 280 m 53. Un disc gira a 33,3 revolucions per minut. Expressar la velocitat angular en radiants per segon. Calcula la velocitat lineal dun punt de la perifria del disc, sabent que t un radi de 15 cm. R: 3,49 rad/s; 0,52 m/s

DOSSIER FiQ 4t ESO

41

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

54. Els punts de la perifria duna roda que gira tenen una velocitat lineal de 54 km/h. Si la roda t un radi de 40 cm, quina ns la velocitat angular? Expressa el resultat en rev/min. R: 358 rev/min 55. Calcula la velocitat angular, en rad/s, de la busca de les hores, de la dels minuts i de la dels segons dun rellotge. R: 0,000145 rad/s; 0,0017 rad/s; 0,105 rad/s 56. Una roda gira a 30 rad/s. Calcula quantes voltes dna en 15 minuts. R: 13500 voltes 57. Dos punts A i B, duna plataforma giratria es troben a 2 m i 3,5 m de leix, respectivament. Si la velocitat lineal de A s de 6 m/s, quina ser la de B? Calcula les velocitat angulars de tots dos punts. R: 10,5 m/s; 3 rad/s 58. Si la Terra dna una volta a lentorn del seu eix cada 24 hores, quina en ser la velocitat angular en rad/hora? Quina velocitat lineal, en km/h, correspon a un punt de lequador, en aquest moviment de rotaci? Radi de la Terra: 6370 km. R: 0,26 rad/h; 1656,2 km/h 59. Un ventilador gira amb una velocitat angular constant de 20 revolucions per segon. Calcula: a) La freqncia i el perode. R: 20 Hz ; 0,05 s b) La velocitat lineal de lextrem duna de les seves aspes, que descriu una circumferncia de 15 cm de radi. R: 19 m/s c) El nombre de voltes en 10 minuts. R: 12000 voltes 60. Un punt material descriu una trajectria circular de 200 cm de dimetre amb una velocitat angular de 30 rpm. Calcular: a) La velocitat angular en rad/s R: 3.14 rad/s b) La velocitat lineal. R: 3,14 m/s c) El nombre de voltes que dna en 6 minuts. R: 180 voltes d) El perode i la freqncia. R: 2 s; 0,5 Hz

DOSSIER FiQ 4t ESO

42

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 5 : LES FORCES

Unitat de fora en el S.I. : Newton (N) Altres unitats de fora : kilopond (kp) 1 kp = 9,8 N

SEGONA LLEI DE NEWTON

FTOTAL = ma

F : fora m : massa a : acceleraci

Unitats : Newtons (N) Unitats : quilograms (kg) Unitats : m/s2 FTOTAL = Fa favor - Fen contra

PES : P = mg

DOSSIER FiQ 4t ESO

43

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Unitats de fora 1. Expressa en newtons les quantitats segents: 0,25 kp; 50 kp R: 2,45 N; 490 N 2. Expressa en kiloponds 100 N. R: 10,2 kp Composici de forces concurrents 3. Calcula la resultant de dos forces de 5 N i 3 N de la mateixa direcci: a) amb el mateix sentit; b) amb sentits oposats. R: a) 8 N; b) 2 N 4. Calcula la resultant de dues forces de 3 N i 4 N que formen un angle de 90. R: 5 N 5. Calcula el valor de la resultant de dues forces de 400 N i 300 N si estan: a) en la mateixa direcci i sentit. R: 700 N b) en la mateixa direcci i sentit contrari. R: 100 N c) a 90 luna de laltra. R: 500 N 6. Dibuixa dues forces de 20 N i 15 N: a) De la mateixa direcci i sentit. b) Perpendiculars. c) De la mateixa direcci per de sentits contraris.

En els tres casos dibuixa la resultant i calculan la intensitat. R: a) 35 N; b)25 N; c) 5 N7. Determina grficament i calcula el valor de la resultant de les segents forces: F1=10 N (sentit nord), F2=13 N (sentit sud) i F3=4 N (sentit oest). R: 5 N 8. Tres persones, mitjanant una corda, estiren un cos cap a la dreta amb forces dintensitats F1=80 N, F2=60 N, F3=100 N. Dues persones ms, amb una altra corda, estiren el mateix cos cap a lesquerra amb forces dintensitats F4=90 N i F5=110 N. Determina la intensitat i el sentit de la fora resultant. R: 40 N; cap a la dreta 9. Calcula la intensitat de la resultant de les quatre forces representades a la figura: F1=600 N; F2=300 N; F3=700 N i F4=800 N. R: 447,2 N

F1 F3 F4 F2

10. Sobre un slid rgid actuen dues forces, de 30 N i 10 N, de la mateixa direcci i sentits contraris i una tercera fora de 15 N perpendicular a aquestes. Dibuixa aquestes forces i determinan la resultant. R: 25 N. 11. Calcula la fora resultant de tres forces de 32 N, 8 N i 18 N. Les dues primeres forces tenen la mateixa direcci per sentits oposats i la tercera fora s perpendicular a les altres dues. R: 30 N

DOSSIER FiQ 4t ESO

44

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

12. Damunt un cos actuen tres forces: una fora de 20 N dirigida cap al nord, un altre de 40 N cap a lest i la tercera de 40 N cap al oest. Calcular la fora resultant. R: 20 N 13. Calcula la intensitat de la resultant de les forces que actuen damunt els segents objectes: a) b)

F2=25 N F1=100 N F2=5 N

F1=40 N

F2=100 N

c)

F1=30 N

F3=30 N F4=50 N

R: a) 125 N; b) 60 N; c) 45 N Lleis de Newton 14. Raona si sn certes o falses les segents afirmacions : a) Un cos es troba en reps. La fora resultant que actua sobre el cos s zero. b) Un cos es mou amb una velocitat constant de 100 km/h, per una recta. La fora resultant que actua sobre ell no pot ser zero. c) Sobre un cos actua una fora constant durant 10 s. Passat aquest temps, i suposant que no hi ha fregament el cos seguir en moviment, per arribar a aturar-se. 15. Sobre un cos que est aturat saplica una fora constant durant 10 s. Passat aquest temps, i suposant que no hi ha fregament, quina o quines de les segents afirmacions sn correctes?. Justifica la teva elecci : a) En no actuar cap fora sobre ell, saturar rpidament. b) Seguir movent-se indefinidament amb la velocitat que portava quan se va deixar daplicar la fora. c) Seguir en moviment, per poc a poc saturar. d) Se mou dacord amb all que diu el principi dinrcia. e) Segueix movent-se indefinidament amb M.R.U.A. 16. Aplicam a un cos de 50 kg una fora de 100 N. Quina acceleraci experimentar? R: 2 m/s2 17. Quina acceleraci experimentar un objecte de 20 kg al qual aplicam una fora de 80 N? R: 4 m/s2 18. Apliquem a un cos una fora de 200 N i experimenta una acceleraci de 10 m/s2. Quina massa t aquest cos ?. R: 20 kg 19. Quina fora hem daplicar a un objecte de 30 kg perqu adquireixi una acceleraci de 4 m/s2? R: 120 N 20. Quina fora sha daplicar a un cos de massa 400 g perqu es mogui amb una acceleraci de 3 m/s2? R: 1,2 NDOSSIER FiQ 4t ESO 45

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

21. Sobre el cos de la figura, de 15 kg de massa, actuen les forces que es representen al dibuix. Calcula : F2 = 5 N a) La fora total que actua sobre ell. R: 45 N F1 = 30 N F3 = 30 N b) Cap a on creues que se mour ?. 2 c) Lacceleraci que adquirir. R: 3 m/s

F4 = 50 N

22. Sobre un cos de 20 kg actuen dues forces perpendiculars, tal i com ens mostra el dibuix. Determina : a) Cap a on creues que se mour ?. F1 = 8 N b) Lacceleraci que adquirir. R: 0,5 m/s2

F2 = 6 N

23. Calcula la fora horitzontal mnima necessria per posar en moviment un cos de 20 kg situat sobre una superfcie horitzontal si el valor de la fora de fregament s de 55 N. R: 55 N 24. Un cos de massa 42 kg llisca damunt una superfcie horitzontal. Si la fora de fregament s de 14 N, a quina acceleraci es troba sotms aquest cos? R: -0,33 m/s2 25. Un cotxe t una massa de 850 kg i accelera a 3 m/s2. Si la fora de fregament s de 600 N, calcula la fora del motor. R: 3150 N 26. Un cos de 10 kg es mou per un pla horitzontal quan actua sobre ell una fora de 200 N parallela al pla. Calcular lacceleraci si la fora de fregament s 9,8 N. R: 19 m/s2 27. Un cos de massa 50 kg es troba en un pla horitzontal amb una fora de fregament de 122,5 N. Calcula amb quina fora se lhaur dempnyer horitzontalment: a) per qu es mogui sobre el pla amb velocitat constant. R: 122,5 N b) Per qu es mogui amb una acceleraci de 2 m/s2. R: 222,5 N 28. Un carret de massa 40 kg es mou sobre una superfcie horitzontal. Sobre aquest hi actua una fora de fregament de 15 N. Amb quina fora se lha dempnyer perqu es mogui amb una acceleraci de 0,8 m/s2?R: 47 N 29. Un carret de massa 25 kg en aplicar-hi una fora horitzontal de 80 N, adquireix una acceleraci d1 m/s2. Quina intensitat t la fora de fregament que soposa a lavanament del carret? R: 55 N 30. Durant quant de temps ha actuat una fora de 12 kp sobre un cos de massa 25 kg, inicialment en reps, per qu es mogui amb una velocitat de 90 km/h? R: 5,3 sDOSSIER FiQ 4t ESO 46

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

31. Una fora de 20 N actua sobre un cos de massa 5 grams durant 10 segons. Quin espai recorre el cos en aquest temps? R: 200.000 m 32. Quina fora constant hem daplicar horitzontalment en un cos de 60 kg, inicialment en reps damunt un pla horitzontal perqu adquireixi una velocitat de 27 km/h en 5s. R: 90 N 33. En aplicar a un cos en reps una fora constant de 100 N adquireix, en 10 s, una velocitat de 20 m/s. Quina s la seva massa? R: 50 kg 34. Quina fora de frenada ha dactuar damunt un cotxe per aturar-lo en 30 m quan viatja a 72 km/h si la seva massa s 1200 kg? R: 8000 N 35. Calcula la fora de frenada necessria per aturar en 4 segons un vehicle de 800 kg que es mou a 90 km/h. R: 5000 N 36. Un cos de 20 kg es llana per un pla horitzontal amb una velocitat inicial de 15 m/s. El cos recorre una distncia de 30 m fins que satura a causa del fregament. Calcula la fora de fregament entre el cos i el pla. R: 75 N 37. Un cos de massa 2 kg est en reps damunt un pla horitzontal. La fora de fregament entre tots dos s 5 N. Quina fora horitzontal constant haurem daplicar-hi perqu recorri 12 m en 4 s amb moviment uniformement accelerat? R: 8 N 38. Un vag de 20000 kg es desplaa damunt una via horitzontal a una velocitat inicial d1,2 m/s. Provem daturar el vag arrossegant-lo amb una corda, cap enrera, amb una fora de 1000 N. Si els fregaments equivalen a una fora constant de 600 N, quin espai recorrer el vag fins que saturi? Quant de temps estar en moviment? R: 9 m; 15 s 39. Un cavall arrossega damunt un terreny horitzontal una pedra de massa 500 kg. La fora de fregament de la pedra amb el terra s de 2000 N. Determina : a) Partint del reps, el cavall tira horitzontalment, amb una fora de 2600 N. Quina velocitat assolir al cap de 10 s ?. R: 12 m/s b) Si, a partir daquest moment, la fora que exerceix el cavall s de 1000 N, quant temps passar fins que quedi aturat ?. R: 6 s c) Calcula el desplaament total de la pedra. R: 96 m 40. Un trineu, de massa 200 kg, llisca pel pla horitzontal duna muntanya nevada, tirat per cans. La fora de fregament entre el trineu i la neu s de 300 N. Si quan el trineu est en reps, els cans larrosseguen amb un fora de 400 N: a) Amb quina acceleraci es mour? R: 0,5 m/s2 b) Quina velocitat haur adquirit desprs de 10 s? R: 5 m/s c) Si desprs de transcorreguts els 10 s, el trineu continua movent-se durant 30 s a la velocitat adquirida, quina fora fan els cans aleshores? R: 300 N d) Quina fora hauran de fer els cans a partir dels 40 s dhaver-se iniciat el moviment, perqu el trineu saturi en 20 s amb acceleraci constant? R: 250 N e) Quina distncia total haur recorregut el trineu? R: 225 m

DOSSIER FiQ 4t ESO

47

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

41. Un cos de massa 4 kg llisca damunt una superfcie horitzontal sense fregament a una velocitat de 6 m/s. Li aplicam durant 8 s una fora de 2 N, en la mateixa direcci del moviment, per en sentit contrari al daquest. Calcula: a) La velocitat del cos desprs de 5 s de linstant en qu comena a actuar la fora. R: 3,5 m/s b) La seva velocitat desprs de 12 s de linstant esmentat. R: 2 m/s c) El desplaament que fa en els 12 s. R: 40 m El pes 42. Un cos pesa 800 N en un planeta en qu g=8 m/s2. Calculeu-ne la massa en kg i el pes en N a la Terra. R: 100 kg; 980 N 43. Un cos A pesa 500 N a la Terra. Un altre cos B pesa 100 N a la Lluna (g=1,6 m/s2). Quin dels dos t ms massa? R: mA=51 kg; mB=62,5 kg 44. Una persona pesa 72 kp en la superfcie de la Terra. a) Calcula el pes en N i la massa en kg. R: 706 N; 72 kg b) Calcula quin seria el pes, en N i en kp, si estigus en un lloc de la superfcie de Io, satllit del planeta Jpiter, en qu lacceleraci de la gravetat s 1,8 m/s2. R: 130 N; 13,2 kp 45. Un cos que en la superfcie de la Terra pesa 200 N, en la superfcie de Mart pesaria 72,6 N. Quin s el valor de lacceleraci de la gravetat a la superfcie de Mart? R: 3,56 m/s2 46. Un astronauta ha recollit una pedra que pesa 20 N en la superfcie de la Lluna, en qu lacceleraci de la gravetat s 1,6 m/s2. Quina s la massa, en kg, daquesta pedra i quant pesar en la Terra? R: 12,5 kg; 123 N Moviment vertical 47. A un cos la massa del qual s 5 kg se li aplica una fora vertical cap amunt de 7 kp. Calcula amb quina acceleraci pujar. R: 3,92 m/s2 48. Un ascensor de massa 600 kg baixa amb una acceleraci de 0,8 m/s2. Si la fora de fregament que hi actua s de 500 N, calcula la intensitat de la fora que exerceix el cable. R: 4900 N 49. Un ascensor la cabina del qual t una massa de 500 kg est baixant amb una acceleraci d1,4 m/s2. Si el cable exerceix una fora de 3500 N, quina intensitat t la fora de fregament que actua sobre lascensor? R: 700 N 50. A un cos la massa del qual s 20 kg se li aplica una fora vertical cap amunt de 30 kp. Calcula amb quina acceleraci pujar. R: 4,9 m/s2. 51. Un cable dun ascensor, la cabina del qual t una massa de 300 kg, exerceix una fora cap amunt de 4000 N. La cabina puja amb una acceleraci de 2 m/s2. Calcula la intensitat de la fora de fregament que soposa al moviment de lascensor. R: 460 N 52. La cabina dun ascensor t una massa de 250 kg, si la fora de fregament que actua sobre lascensor s de 550 N, determina la fora que exerceix el cable, en els segents casos : a) Si lascensor puja a velocitat constant. R: 3000 N b) Si lascensor baixa a velocitat constant. R: 1900 N c) Si lascensor baixa amb una acceleraci de 1,5 m/s2. R: 1525 N d) Si lascensor puja frenant amb una acceleraci de 2,5 m/s2. R: 2375 NDOSSIER FiQ 4t ESO 48

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 6 : TREBALL I ENERGIAUnitat de treball i energia en el S.I. : Joule ( J ) Altres unitats :Energia calorfica : calories ( cal ) Energia elctrica : Unitat de potncia en el S.I. : Altres unitats :quilowatt ( kW ) cavall de vapor ( CV ) quilowattshora (kWh) Watt ( W ) 1 kW = 1000 W 1 CV = 735 W 1 cal = 4,18 J 1 kWh = 3,6106 J

Treball :

W = Fscos Unitats : Joule ( J ); s : desplaament Unitats : metres ( m )

W : Treball

: angle que formen la fora i el desplaament W P= Potncia : (W E) t P : Potncia Unitats : Watt ( W ) W : Treball Unitats : Joule ( J ) t : temps Unitats : segons ( s )Rendiment : Energia cintica := Etil Etotal

Si v = constant : P = Fv F : Fora v : velocitat Ptil 100 Ptotal Unitats . Newton ( N ) Unitats : m/s

=

Ec =

mv 2 2

m : massa (en kg) ; v : velocitat ( en m/s) m : massa (en kg) ; h : altura ( en m) ; g = 9,8 m/s2

Energia potencial : Ep=mgh Energia mecnica : Em = Ec + Ep

Teorema de les forces vives : Wtotal = Ec Principi de conservaci de lenergia :

Em1 = Em2

;

Ec1 + Ep1 = Ec2 + Ep2

2 mv1 mv 2 2 + mgh 1 = + mgh 2 2 2

DOSSIER FiQ 4t ESO

49

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Treball. 1. Un cotxe de pes P=8000 N s accelerat sobre una superfcie plana i horitzontal. Per a aix se li aplica una fora de F=500 N en la direcci i sentit del moviment. Sobre aquest cotxe hi actua, a ms, una fora de fregament de FF=300 N. Calcula el treball que realitzen les forces P, F i FF quan el cotxe es desplaa 20 m. R: 0 J; 10000 J; -6000 J 2. Un cos de massa 25 kg seleva verticalment 12 m aplicant una fora. Calcula el treball realitzat per aquesta fora si el cos puja: a) amb moviment uniforme. R: 2940 J b) Amb una acceleraci constant de 4 m/s2. R: 4140 J 3. Sarrossega una pedra sobre el terra horitzontal estirant-la obliquament cap amunt amb una fora de F=240 N exercida mitjanant una corda inclinada 30. Calcula el treball realitzat en arrossegar 5 m la pedra. R: 1039 J 4. La cabina dun ascensor t una massa de 400 kg. La fora de fregament que soposa al seu moviment s de 800 N. Calcula el treball que realitzen el pes de la cabina, la fora de fregament i la fora que exerceix el cable quan lascensor es desplaa 25 m amb moviment uniforme: a) Pujant. R: -98000 J; -20000 J; 118000 J b) baixant. R: 98000 J; -20000 J; -78000 J 5. Un cavall estira un carro obliquament cap amunt amb una fora de 400 N que forma un angle de 37 amb la horitzontal. El carro pesa 2000 N i la fora de fregament que soposa al seu moviment s de 120 N. Calcula el treball que realitza cada una de les forces esmentades quan el cavall avana 150 m sobre terreny horitzontal. R: 47918 J; 0 J; -18000 J 6. Una ciutat consumeix diriament 200 m3 daigua. Laigua seleva a dipsits situats a 80 m per damunt del nivell de laigua. Quin treball es realitza durant un any ? R: 5,721010 J 7. Hem realitzat un treball de 150 J per traslladar un moble. Si la fora que li hem aplicat en la direcci i sentit del moviment ha estat de 25 N, quina distncia ha recorregut el moble? R: 6 m 8. Aplicam una fora de 125 N a un carret de 50 kg. Tenint en compte que el vehicle ven una fora de fricci de 25 N: a) Quin treball haur realitzat al cap de 500 m? R: 50000 J b) Quina acceleraci experimentar? R: 2 m/s29. Saplica una fora de 2800 N a un vehicle de 800 kg. Tenint en compte que el vehicle ven una fora de fricci de 400 N:

a) Quin treball shaur realitzat al cap de 1000 m? R: 2,4 106 J b) Quina acceleraci experimentar? R: 3 m/s2 c) Quina velocitat dur? R: 77,46 m/s 10. Calcula laltura que assolir un cos de 10 kg de massa que es troba a 15 m daltura, si se li aplica un treball de 1200 J, que serveix nicament per aixecar-lo ms. R: 27,24 m

DOSSIER FiQ 4t ESO

50

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Potncia. 11. Quina potncia desenvolupa una grua que eleva un contenidor de 8000 kg a una altura de 15 m en 4s? Suposa nul el fregament. R: 294000 W 12. Quina potncia desenvolupa una persona, la massa de la qual s de 60 kg, quan puja en 40 s fins al quart pis duna casa si cada pis t una altura de 3 m? R: 176,4 W 13. Quina potncia t una mquina que transfereix 15000 J en 30 s? R: 500 W 14. Calcula la potncia que tindr un motor que s capa de realitzar un treball de 1800 J en un temps de 2 minuts. Expressa el resultat en CV. R: 0,02 CV 15. Quina potncia sha de desenvolupar per arrossegar a una velocitat constant de 45 km/h un cos de massa 200 kg sobre una superfcie horitzontal si la fora de fregament que soposa al moviment s de 400 N? R: 5000 W 16. Calcula quantes calories pot generar en 20 minuts una estufa elctrica que t una potncia de 1200 W. R: 344498 cal 17. Calcula el cost del consum elctric mensual duna estufa de 2000 W que funciona 6 hores diries durant tots els dies de la setmana si el preu de 1 kWh s de 0,1 . R: 36 18. Calcula la potncia mitjana dels aparells elctrics duna fbrica que funciona, de manera ininterrompuda, 5 dies per setmana si el rebut mensual denergia elctrica puja 4500 i el preu del kWh s de 0,08 (suposa que un mes t 4 setmanes). R: 117188 W 19. Un home que pesa 70 kp puja una escala fins una altura de 15 m. Calcula: a) El treball que realitza. R: 10290 J b) La potncia que desenvolupa (en Watts i CV) si ha pujat en un minut. R:171,5 W;0,23 CV c) En quin temps ha pujat 4 m, si ha gastat 0,1 CV en pujar aquests metres? R: 37,3 s 20. Per estar avariat lascensor, un home que pesa 70 kp puja caminant a ca seva que est a 21 m, en 2,5 minuts; el seu fill que pesa 45 kp ho fa en un minut. Calcula en cada cas: a) El treball realitzat en Joules. R: 14406 J; 9261 J b) La potncia desenvolupada. R: 96,04 W; 154,35 W

Rendiment. 21. El motor elctric dun muntacrregues consumeix una energia de 175 kJ per elevar fins a una altura de 20 m una cabina carregada la massa total de la qual s de 500 kg. Calcula: a) Lenergia til. R: 98000 J b) Lenergia perduda. R: 77000 J c) El rendiment expressat en tant per cent. R: 56 %

DOSSIER FiQ 4t ESO

51

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

22. Una bomba eleva 2000 litres daigua, per una canonada, fins a un depsit situat a 30 m daltura. Calcula lenergia que consumir el motor si el rendiment de la installaci s del 60 %. R: 980000 J 23. Amb una mquina que t un rendiment del 72% sefectua un treball til de 250 kJ. Calcula lenergia que es perd. R: 97222 J 24. El motor dun funicular exerceix una fora de 40000 N sobre el cable, que es mou a una velocitat de 6 m/s. Calculan el rendiment sabent que, en aquestes condicions, consumeix una potncia de 375 kW. R: 64 % 25. Calcula el treball til que realitza un motor en 2,5 hores si consumeix una potncia de 800 W i el seu rendiment s de 80%. Expressa-ho en kWh i en J. R: 5,76 106 J; 1,6 kWh 26. Un ascensor, amb la seva crrega, t una massa total de 300 kg. El seu motor ha de ser capa de fer-lo pujar a una altura de 18 m en 12 s. Quina potncia ha de tenir si sestima que el rendiment de la installaci ser del 65%? R: 6785 W 27. Una grua eleva una massa de 100 kg fins a una altura de 50 m. Calcula : a) b) c) d)

Lenergia til. R: 49000 J Lenergia consumida si el motor t un rendiment del 40%. R: 122500 J Lenergia perduda. R: 73500 J Si el preu del kWh s de 0,8 , calcula el cost daquesta operaci. R: 0,03

Energia cintica. Teorema de les forces vives 28. Un cotxe de 1000 kg va a 20 m/s. Quant val la seva energia cintica? R: 200.000 J 29. Un cotxe de 500 kg va a 50 m/s. Quina energia cintica t? R: 625000 J 30. Un cotxe t una energia cintica de 200.000 J. Sabent que la seva massa s de 500 kg, a quina velocitat va? R: 28,28 m/s 31. Un cotxe t una energia cintica de 300.000 J i va a una velocitat de 30 m/s. Quina massa t? R: 666,7 kg 32. Un mbil t una massa de 200 kg. Calcula el treball necessari perqu la seva velocitat augmenti de 20 m/s a 30 m/s. R: 5000 J 33. Un cos de massa 30 kg es mou a una velocitat de 3 m/s. Se li aplica una fora constant de 12 N en la direcci i sentit del moviment. Calcula la velocitat del cos quan hagi recorregut 50 m. R: 7 m/s 34. Un cotxe de massa 900 kg incrementa la seva velocitat de 72 km/h a 90 km/h en un recorregut de 200 m. Sense calcular la seva acceleraci determina la resultant de les forces que actuen sobre ell. R: 506,25 N 35. Un cami de 8000 kg de massa total es desplaa a una velocitat de 20 m/s. Quin treball ha de realitzar el frens per reduir la seva velocitat a 5 m/s? s positiu o negatiu aquest treball? Per qu? R: -1500000 J

DOSSIER FiQ 4t ESO

52

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

36. Un autombil, la massa del qual s 1000 kg, quan circula a una velocitat de 72 km/h frena i satura en 8 s. Calcula: a) El treball que realitza la fora de frenada. R: -200000 J b) La intensitat daquesta fora suposant que s constant. R: 2500 N c) La distncia que recorre el cotxe mentre est frenant. R: 80 m Energia potencial 37. Calcula lenergia potencial dun cos de 200 kg situat a una altura de 10 m. R: 19600 J 38. Un cos situat a 30 m daltura t una energia potencial de 1470 J. Calcula la seva energia potencial en el fons dun pou de 20 m de profunditat. R: -980 J Energia mecnica. Principi de conservaci de lenergia mecnica 39. Es llana cap amunt una pilota de 100 g de massa. Quan es troba a 30 m del terra la seva velocitat s de 5 m/s. Calcula la seva energia cintica i lenergia mecnica en aquest punt. R: 1,25 J; 30,65 J 40. Se deixa caure verticalment cap avall un objecte duna altura de 20 m. Amb quina velocitat arribar al terra? R: 19,8 m/s 41. Una pilota de tenis de 100 g de massa es deixa caure duna altura de 10 m. Calcula lenergia cintica i lenergia potencial: a) Quan es troba a 10 m daltura. R: 0 J; 9,8 J b) Quan es troba a 5 m daltura. R: 4,9 J; 4,9 J c) En el moment de contacte amb el terra. R: 9,8 J; 0 J 42. Des de quina altura sha de llanar verticalment cap avall, a una velocitat inicial de 15 m/s un cos perqu arribi al terra a una velocitat de 40 m/s. R: 70,15 m 43. Es llana una pedra de massa 200 g al fons dun pou de 30 m de profunditat a una velocitat inicial de 10 m/s: a) Quina prdua denergia potencial experimenta la pedra en caure? R: -58,8 J b) Quant augmenta la seva energia cintica? R: 58,8 J c) Amb quina velocitat arriba al fons del pou? R: 26,22 m/s 44. Calcula laltura mxima duna pedra si es llana verticalment cap amunt amb una velocitat de 30 m/s. Quina ser la seva energia mecnica en el punt ms alt si la seva massa s de 2 kg? R: 45,9 m; 900 J 45. Es llana verticalment cap amunt un objecte de 2 kg de massa amb una velocitat de 20 m/s. Calcula: a) La mxima altura. R: 20,4 m b) La velocitat quan es troba a 5 m del terra. R: 17,4 m/s

DOSSIER FiQ 4t ESO

53

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

46. Des duna altura de 200 m es deixa caure una pedra de 5 kg de massa. Calcula: a) La velocitat amb que arriba al terra. R: 62,6 m/s b) La seva energia potencial en el punt ms alt. R: 9800 J c) Lenergia cintica quan arriba al terra. R: 9800 J d) La velocitat en el punt mig del seu recorregut. R: 44,27 m/s 47. A una atracci de fira es puja un cotxet fins una altura de 30 m, on comena la seva caiguda (segons dibuix). Calcula la velocitat en el punt A. R: 14 m/sA

30 m

20 m

DOSSIER FiQ 4t ESO

54

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 7 : HIDROSTTICA

Unitat de pressi en el S.I. : Pascal (Pa) Altres unitats de pressi : atmosfera (atm ) mm de Hg F S Unitats : Pascal (Pa) 1 atm = 1,01105 Pa 1 atm = 760 mm Hg

Pressi : P =

Pressi hidrosttica : Ph = dl g h

P: pressi F : fora

Ph: pressi hidrosttica dl : densitat del lquid g : gravetat g = 9,8 m/s2 h : profunditat

Unitats : Pascal (Pa) Unitats : kg/m3 Unitats : m

Unitats : Newton (N)

S : superfcie Unitats : m2Pressi total : Ptotal = Patm + Ph Principi de Pascal : P1 = P2 ;F1 F2 = S1 S 2

Principi dArqumedes : Fasc = dl g Vcos subm

Fasc : Fora ascensional dl : densitat del lquid g : gravetat g = 9,8 m/s2

Unitats : Newton (N) Unitats : kg/m3 Unitats : m3densitat : d =

Vcos subm : Volum de la part submergida del cosPes aparent : Pes aparent = Pes - Fasc

m V Unitats : kg/m3 Unitats : quilograms (kg) Unitats : m3

d : densitat m : massa V : volum

DOSSIER FiQ 4t ESO

55

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Pressi 1. Una pedra de cares quadrades de 50 x 50 cm t una massa de 49 kg. Calcula la pressi que exerceix damunt el sl .R: 1920,8 Pa 2. Una taula t quatre potes quadrades de 4 x 4 cm cadascuna. Calcula la pressi que exerceix damunt el terra si la seva massa s 20 kg. R: 30625 Pa 3. Quina fora exerceix la pressi atmosfrica normal damunt una cara dun full de paper de 30 cm x 20 cm. R: 6060 N 4. Un cotxe t una massa de 1500 kg i les seves rodes estan inflades a una pressi de 1,75 105 Pa. Calcula la superfcie de contacte de cada roda amb el terra. R: 0,021 m2 5. Calcula la pressi que exerceix sobre el terra un lingot de metall de 8 kg de massa en recolzar-se damunt cada una de les cares. Les dimensions de cada una de les cares del lingot sn: 15 cm; 10 cm i 7 cm. R: 5226,7 Pa; 7466,7 Pa; 11200 Pa Pressi hidrosttica 6. Quina pressi han de suportar els animals marins que viuen a 5000 m de fondria. Densitat de la mar = 1030 kg/m3. R: 5,047 107 Pa 7. La pressi mxima que pot suportar lsser hum s de 8 atm, fins a quina profunditat es pot submergir, dins la mar, sense perill?. Densitat de la mar = 1030 kg/m3. R: 80,05 m 8. Calcula la pressi hidrosttica en el fons dun tub vertical de 3 m dalada, ple de tetraclorur de carboni, que s un lquid de densitat 1595 kg/m3. Quina s la pressi total damunt el fons, si la pressi atmosfrica exterior s de 1 atm. R: 46893 Pa; 148193 Pa 9. En el fons dun estany de 6 m de profunditat hi ha una tapadora metllica rectangular de 15 cm x 25 cm. Quina s la fora total que exerceix laigua contra la tapadora si la pressi atmosfrica exterior s 722 mm Hg. R: 5813,8 N 10. En el lateral dun dipsit de 5 m dalada es produeix un forat circular de 4 cm de dimetre a 4 m de profunditat. Si es vol omplir el dipsit amb aigua, quina pressi haur de suportar el material que emprem per tapar el forat? I la fora? R: 39200 Pa; 49,392 N Principi de Pascal 11. Les superfcies de dos mbols duna premsa hidrulica sn 20 cm2 i 500 cm2. Si volem elevar una massa de 2000 kg amb lmbol ms gran: a) Quina fora haurem de fer sobre lmbol petit? R: 784 N b) Si podem fer sobre lmbol petit una fora de 900 N, quina massa podrem elevar? R: 2296 kg 12. El lquid duna premsa hidrulica est sotms a una pressi de 320.000 Pa. Si els mbols de la premsa hidrulica tenen 200 cm2 i 8000 cm2 de superfcie, quina fora exerceix el lquid contra cada mbol? R: 6400 N; 256000 N 13. Mitjanant un elevador hidrulic lmbol ms gran del qual t una secci de 1500 cm2, volem elevar un pes de 60.000 N. Quina ha de ser la secci de lmbol ms petit per tal que puguem fer-ho aplicant noms una fora de 200 N. R: 5 cm2 14. Els mbols duna premsa hidrulica tenen 4 cm2 i 250 cm2 de secci. Si exercim una fora de 50 N damunt el petit, quina fora actuar damunt lmbol ms gran?. R: 3125 N

DOSSIER FiQ 4t ESO

56

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Principi dArqumedes 15. Quina fora sha de fer per aguantar una pea de ferro de massa 1,5 kg, que es troba totalment submergida aigua? Dades: densitat del ferro 7800 kg/m3. R: 12,82 N 16. Quina fora hem de fer per mantenir enfonsat en laigua un tap de suro que t un volum de 80 cm3. Dades: densitat del suro 20 kg/m3. R: 0,768 N 17. Calcula el pes aparent duna bolla dalumini de 50 cm3, quan es troba totalment submergida en alcohol. Dades: la densitat de lalumini s 2,7 g/cm3 i la densitat de lalcohol s 0,8 g/cm3. R: 0,932 N 18. Una pea de vidre pesa 73,5 N en laire. Quant pesaria submergida en aigua? I en alcohol? Densitat de la pea de vidre 2500 kg/m3 i la densitat de lalcohol 790 kg/m3. R: pes en aigua 44,1 N; pes en alcohol 50,3 N 19. Dues boles, A i B, tenen el mateix volum i sn fetes del mateix material. Totes dues poden surar en aigua, per A s buida i B s massissa. Raona quina de les dues boles experimenta una fora ascensional ms gran dins laigua: a) Si les tenim totalment submergides. b) Si les deixam surar. 20. Un globus aerosttic t una massa de 240 kg. Quin ha de ser el volum total perqu la fora ascensional superi de 500 N el seu pes? Densitat de laire: 1,29 kg/m3. R: 225,6 m3 21. Un cos pesa 1 N en laire i submergit en aigua pesa 0,8 N. Calcula el volum del cos i la seva densitat. Dades: la densitat de laigua s 1000 kg/m3. R: 20 cm3; 4900 kg/m3 22. Un cos pesa 1,4 N en laire i submergit en aigua pesa 1 N. Calcula el volum del cos i la seva densitat. Dades: la densitat de laigua s 1000 kg/m3. R: 4,08 10-6 m3; 3503,5 kg/m3 23. Un slid, que t un volum de 200 cm3, pesa 6 N en laire i 4,3 N totalment submergit en un lquid. Calcula la densitat del lquid. R: 867,35 kg/m3 24. Un iceberg t una massa de 200.000 kg. Calcula el volum de la part submergida i de la que emergeix fora de laigua. Densitat del gel 917 kg/m3, densitat de laigua de la mar 1030 kg/m3. R: 194,2 m3; 23,9 m3 25. Un iceberg t un volum de 75000 m3. Quin s el volum de la part que emergeix damunt el nivell del mar? Dades: densitat de laigua de la mar 1030 kg/m3; densitat del gel 900 kg/m3. R: 9500 m3 26. Un cos que t un volum de 600 cm3 i una massa de 0,5 kg, sura en un lquid. La part del cos que sobresurt per damunt de la superfcie t un volum de 200 cm3. Calcula la densitat del lquid. R: 1250 kg/m3, 27. Una plataforma rectangular de fusta t 1 m de longitud, 0,5 m damplria i 24 cm dalria. La seva massa s 75 kg. Senfonsar i, quan est surant en laigua, hi posem a sobre una pedra de 40 kg? R: No 28. Un tros de fusta de 2 m de longitud, 1 m damplria i 15 cm dalada, suporta, abans denfonsar-se totalment, una massa de 150 kg. Calcula la densitat del lquid. R: 500 kg/m3

DOSSIER FiQ 4t ESO

57

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

UNITAT 8 : CALOR I TEMPERATURA

Escales termomtriques :

Conversi escala Celsius (C) a Kelvin (K) : Conversi escala Fahrenheit (F) a Celsius (C) :

T(K) = T(C) + 273 T(F) = 1,8T(C) + 32

Relaci entre calor i variaci de temperatura :

Q = mce(T To)

Q : calor m : massa

Unitats : Joule (J) Unitats : quilograms (kg)

ce : calor especfica Unitats : J/ kgK T : temperatura final Unitats : K o C To : temperatura inicialCanvi destat :

T = (T To) diferncia de temperatura

Tant pot expressar-se en K o en C

Q = mL Unitats : Joule (J) Unitats : quilograms (kg) Unitats : J/ kg Q absorbit = - Q ceditL = Lo(T To)

Q : calor m : massa L : calor latentEquilibri trmic : Dilataci :

L = L Lo diferncia de longitud

Unitats : metres (m) Unitats : metres (m) Unitats : K o C Unitats : C-1

Lo : longitud inicial T : temperatura final ; To : temperatura inicial : coeficient de dilataci lineal

DOSSIER FiQ 4t ESO

58

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Escales termomtriques 1. Expressa en K la temperatura debullici de loxigen (-183C) i la de fusi del sofre (119C). R: 90K; 392K 2. La temperatura de fusi del nitrogen s 77 K. Expressa aquesta temperatura en lescala Celsius. R: -196C 3. La temperatura de fusi del plom i del mercuri sn 328C i 39C, respectivament. Expressa aquestes temperatures en lescala Kelvin. R: 601K; 234K 4. Expressa en lescala Farenheit les segents temperatures: a) 80C; b) 20C; c) 240K; d) 451K R: 176F; -4F; -27,4F; 352,4F 5. Expressa en lescala Celsius les segents temperatures: a) 90F; b) 200F; c) 248K; d) 350K R: 32,22C; 93,33C; -25C; 77C Relaci entre calor i variaci de temperatura 6. Quina quantitat denergia en forma de calor es necessita per pujar la temperatura de 0,01 kg daigua de 10C a 90C. R: 3344 J 7. Es refreden 0,2 kg daigua de 70C a 20C. Quina quantitat denergia sha dissipat? R: -41800 J 8. Quina quantitat denergia en forma de calor es necessita per pujar 25C la temperatura de 5 litres daigua. R: 522500 J 9. Quina quantitat de calor s necessria per que la temperatura de 0,5 litres daigua augmenti de 25C a 75C. R: 104500 J 10. En comunicar 50 J denergia en forma de calor a un clau dacer, la temperatura del clau augmenta 10C. Quina massa t el clau? R: 0,011 kg 11. Tenim 3 kg de coure a 25C. Perqu passi a 35C li aportam 11400 Joules denergia. Quina s la calor especfica del coure? R: 380 J/kgC 12. Tenim un bloc de 8 kg dalumini a una temperatura de 25C. Li aportam 106800 J denergia trmica i el bloc passa a 40C. Quina s la calor especfica de lalumini?. R: 890 J/kgC 13. Calcula la temperatura final duna barra de ferro de 500 g de massa que es troba inicialment a 300C si cedeix 1000 J. R: 297,34C Calor i canvis destat 14. La calor latent de fusi de laigua s de 340000 J/kg. Quanta energia hem daportar per fondre 2 kg de gel a 0C? R: 680000 J 15. La calor latent de vaporitzaci de laigua s de 2260000 J/kg. Quanta energia hem daportar per bullir 6 kg daigua a 100C? R: 1,356 107 J 16. Quina quantitat denergia cal per fondre 0,1 kg de gel a 0C? La calor latent de fusi del gel s de 340000 J/kg. R: 34000 J 17. Quina quantitat denergia es necessita per evaporar 0,01 kg daigua bullint? R: 22600 J

DOSSIER FiQ 4t ESO

59

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

18. En un experiment per calcular el calor latent de fusi del naftal, es necessiten 3280 J denergia per fondre 0,02 kg de naftal. Quina s la calor latent de fusi del naftal?. R: 164000 J/kg 19. Quina quantitat de calor hem de subministrar a 1,6 kg de gel a 0C per convertir-lo en aigua a 25 C? R: 711200 J 20. Quina quantitat de calor hem de comunicar a 50 g daigua a 25C per transformar-la en vapor daigua a 100C? R:128675 J 21. Quina quantitat de calor allibera 10 g daigua a 50 C per obtenir gel a 5C?. R: - 5605 J 22. Quina quantitat de calor hem de comunicar a 1 kg de gel a 15C per obtenir vapor daigua a 100C?. R: 3052500 J 23. Quina quantitat de calor hem de comunicar a 2,3 kg de gel a 30C per obtenir vapor daigua a 200C?. R: 8250100 J 24. Quina quantitat de calor allibera 1,5 litres de vapor daigua a 200 C per convertir-se en gel a 30 C ?. Quina quantitat de calor li haurem de comunicar en el procs invers? R: - 5380500 J ; 5380500 J Equilibri trmic 25. Si mesclam 10 litres daigua a 80C i 50 litres daigua a 20C, quina temperatura tindr la mescla resultant? R: 30C 26. Si dins una banyera posam 50 litres daigua a 70C, quants litres daigua a 10C tindrem que afegir per qu tot quedi a 40C? R: 50 litres 27. Mesclam dues quantitats daigua, una a 40C i una altra a 80C. Si la quantitat daigua de la primera s el doble que la segona determina la temperatura final de la mescla. R: 53,3C 28. Dins un calormetre que cont 400 g daigua sintrodueix un tros de metall de 50 g a 80C, la temperatura inicial de laigua s de 10C i la temperatura dequilibri de la mescla 12C. Calcula la calor especfica del metall. R: 983,5 J/kgC 29. En un calormetre que cont 200 g daigua a 40C, sintrodueixen 20 g duna substncia a una temperatura de 80C. Sobserva que la temperatura de la mescla s de 50C. Calcula la calor especfica de la substncia. R: 13933 J/kgC 30. Es mesclen 20 g daigua a 40C amb 15 g dalcohol etlic a 30C. Si la calor especfica de lalcohol s 2508 J/kgC i de laigua 4180 J/kgC, calcula la temperatura dequilibri. R: 36,9C 31. Es mesclen 2 litres daigua a 20C amb 5 litres daigua a 60C. Calcula la temperatura dequilibri.. R: 48,6C 32. Es mesclen dues substncies que es troben a 10C i 70C, respectivament. Determina la temperatura dequilibri en els segents casos: a) Les masses i les calors especfiques de les dues substncies sn iguals. b) La massa de la primera substncia s el doble que la segona i les calors especfiques sn iguals. c) La massa de la primera substncia s el triple de la segona i la calor especfica de la segona s el doble de la primera. d) Les masses sn iguals i la calor especfica de la segona es la meitat de la primera. R: a) 40C; b) 30C; c) 34C; d) 30CDOSSIER FiQ 4t ESO 60

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

33. Es disposa dun tros de gel de 30 g a la temperatura de 0C. Es posa en contacte amb ell un cos de 5 g a la temperatura de 25C, fent que part del gel es fongui. El pes de gel que va quedar sense fondre va sser de 25 g. Calcular la calor especfica del cos. R: 13600 J/kgC 34. Calcula la calor especfica dun determinat metall a partir de les dades segents: 300 g del metall a 99C sn capaos de fondre 33,5 g de gel a 0C. R: 383,5 J/kgC 35. Un tros de metall de calor especfica 418 J/kgC i temperatura 80C, sintrodueix dins una cavitat de gel a 0C, fins que assoleix la temperatura del gel. Es fonen 100 g de gel. Calcula la massa del metall. R: 1,02 kg 36. Quina massa de gel a 0C sha de mesclar amb 100 g daigua a 80C per obtenir aigua a 0C? R: 0,098 kg Equivalent en aigua del calormetre 37. Un calormetre dequivalent en aigua 10 g cont aigua a 25C. Sintrodueix dins el calormetre un cos de massa 100 g i calor especfica 209 J/kgC a la temperatura de 50C. La temperatura dequilibri s 30C. Quina massa daigua cont el calormetre? R: 0,010 kg 38. Dins un calormetre que cont 0,1 kg daigua a 15C sintrodueix una bolla de coure de 0,05 kg a 200C. Calcula la temperatura dequilibri. Dades: Lequivalent en aigua del calormetre s 0,022 kg R: 21,8C 39. Un tros de coure de 120 g i calor especfica 376,2 J/kgC a la temperatura de 100C sintrodueix dins un recipient metllic de massa 0,3 kg, que cont 240 g daigua (ce de laigua 4180 J/kgC) a la temperatura de 20C. La temperatura dequilibri de la mescla s de 23C. Calcula la calor especfica del metall del recipient. R: 518,32 J/kgC 40. La massa dun calormetre de coure s de 100 g i la de laigua a 10C continguda dins ell s 200 g. Dins el calormetre sintrodueixen 200 g de coure a 100C. Calcula la temperatura dequilibri. R: 17,14C Dilataci 41. Quant es dilata una barra de ferro de 6 m en passar de 15C a 50C? R: 0,0046 m 42. Una barra dalumini que es troba a 25C sescalfa fins a 75C i es dilata 5,2 mm. Quina longitud tenia la barra? R: 4 m 43. Un tub metllic t una longitud de 100 m a 0C i 100,13 m a 100C. Calcula el coeficient de dilataci lineal. R: 1,3 10-5 C-1 44. Lalada de la torre Eiffel (que est feta de ferro) un dia en que la temperatura s de 0C s de 301 m. Quant augmenta la seva longitud un dia destiu en que la temperatura s de 30C? R: 0,108 m 45. Un tub de coure t una longitud d 1 m a 0C. Calcula a quina temperatura sha descalfar per qu es dilati 1 cm. R: 588C 46. Una barra de ferro de 30000 g i 1,5 metres es troba a 300C, en refredar-se cedeix 150000 J. a) Calcula la temperatura final de la barra. R: 293,35 C b) Calcula com varia la longitud de la barra. R: 1,19710-4 m c) Calcula la longitud final de la barra. R: 1,49908 m

DOSSIER FiQ 4t ESO

61

IES Lloren Garcias i Font

Dep. Fsica i Qumica

Dades :

Calors especfiques : Aigua Gel Vapor daigua Ferro Coure Acer 4180 J/kg C 2300 J/kg C 5000 J/kg C 752 J/kg C 376,2 J/kgC 450 J/kg C

Calors latents : Calor latent de fusi de laigua Calor latent de vaporitzaci de laigua 340000 J/kg 2260000 J/kg

Coeficients de dilataci lineals : Alumini Coure Ferro 2,6 10-5 C-1 1,7 10-5 C-1 1,2 10-5 C-1

DOSSIER FiQ 4t ESO

62