Problema n° 6 de calor absorbido o cedido en el cambio de estado - TP04
Enunciado del ejercicio n° 6
Calcular la cantidad de calor que absorberá 200 g de hielo que está a -8 °C para pasar a agua a 20 °C.
Desarrollo
Datos:
m = 200 g = 0,2 kg
tᵢ = 0 °C
tf = 20 °C
cₑₗ = 1 kcal/kg·°C (calor sensible del agua líquida)
cₑₛ = 0,5 kcal/kg·°C (calor sensible del agua sólida)
cLF = 79,7 kcal/kg (calor latente de fusión)
PF = 0 °C
Fórmulas:
QS = m·cₑ·(tf - tᵢ) (1)
QL = m·cL (2)
QT = QSS + QL + QSL (3)
Solución
Primero calculamos la cantidad de calor absorbida para alcanzar 0 °C utilizando la ecuación (1) y empleando el calor específico del hielo:
QS = m·cₑ·(tf - tᵢ)
QS = 0,5 kcal/kg·°C·0,2 kg·[0 °C - (-8 °C)]
Observar que el calor específico o sensible de agua líquida es distinto al del agua sólida (hielo).
QS = 0,1 kcal/°C·8 °C
QS = 0,8 kcal (calor absorbido por el hielo)
Ahora necesitamos calcular el calor necesario para la fusión del hielo, utilizamos la ecuación (2):
QL = m·cL
QL = 79,7 kcal/kg·0,2 kg
QL = 15,94 kcal
El hielo ya está fundido, a continuación calculamos la cantidad de calor requerida para pasar de 0 °C a 20 °C, utilizamos nuevamente la ecuación (1) pero con el calor específico del agua líquida:
QS = 1 kcal/kg·°C·0,2 kg·(20 °C - 0 °C)
QS = 0,2 kcal/°C·20 °C
QS = 4 kcal
Una vez calculado el calor absorbido en las distintas etapas solo falta realizar la sumatoria de éstos para hallar el resultado final:
QT = QSS + QL + QSL
QT = 0,8 kcal + 15,94 kcal + 4 kcal
Resultado, la cantidad de calor absorbe la masa de hielo es:
QT = 20,94 kcal
Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina
- Anterior |
- Regresar a la guía TP04
- | Siguiente
Ejemplo, cómo calcular el calor absorbido o cedido en el cambio de estado