Problema nº 6 de cambio de estado, cantidad de calor absorbida - TP03

Enunciado del ejercicio nº 6

Calcular la cantidad de calor absorbida por 500 g de plomo que está a 20 °C para fundirse totalmente.

Desarrollo

Datos:

m = 500 g = 0,5 kg

tᵢ = 20 °C

cₑ = 0,031 kcal/kg·°C (calor específico del plomo)

c_L = 5,497 kcal/kg (calor latente de solidificación/fusión del plomo)

PF = 327,5 °C

Fórmulas:

Q_S = m·cₑ·(t_f - tᵢ) (1)

Q_L = m·c_L (2)

Solución

Utilizamos la fórmula de calor (1) para calcular el calor que requiere para alcanzar el punto de fusión, es decir tomamos como t_f = PF:

Q_S = m·cₑ·(PF - tᵢ)

Q_S = 0,031 kcal/kg·°C·0,5 kg·(327,5 °C - 20 °C)

Q_S = 0,031 kcal/kg·°C·0,5 kg·307,5 °C

Q_S = 4,76625 kcal

Con esto conocemos la cantidad de calor necesaria para alcanzar la temperatura de fusión. Como el enunciado pide la cantidad de calor necesaria para fundirse completamente debemos calcular el calor durante la fusión, para ello utilizamos la ecuación (2):

Q_L = m·c_L

Q_L = 5,497 kcal/kg·0,5 kg

Q_L = 2,74857 kcal

Recordemos que durante el proceso de fusión o solidificación la temperatura permanece constante.

Finalmente sumamos ambas cantidades de calor:

Q_T = Q_S + Q_L

Q_T = 4,76625 kcal + 2,74857 kcal

Resultado, la cantidad de calor absorbida por el plomo es:

Q_T = 7,515 kcal

Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina

Ejemplo, cómo calcular la cantidad de calor absorbida