Problema n° 6 de calor sensible y calor latente de fusión y de vaporización, cantidad de calor entregada para el cambio de estado - TP10

Enunciado del ejercicio n° 6

¿Cuánto calor se necesita para pasar 10 g de hielo a 0 °C a vapor a 100 °C?

m = 10 g = 0,010 kg

tᵢ = 0 °C

t_f = 100 °C

c_LF = 79,7 kcal/kg (*)

c_LV = 539 kcal/kg (*)

Cₑ = 0,500 kcal/kg·°C (*)

Q = m·cₑ·(t_f - tᵢ)

Q_LF = m·c_LF

Q_LV = m·c_LV

Q_T = ∑Q

Este problema consta de las siguientes etapas:

a) Calor de fusión a 0 °C constante hasta que se funda todo el hielo (Q_LF).

b) Calor sensible de 0 °C a 100 °C en estado líquido (Q_S).

c) Calor de vaporización a 100 °C constante hasta que se vaporice toda el agua (Q_LV).

Q_T = Q_LF + Q_S + Q_LV

a) Cálculo del calor de fusión:

Q_LF = m·c_LF

Reemplazamos por los datos y calculamos:

Q_LF = 0,010 kg·79,7 kcal/kg

Q_LF = 0,797 kcal (calor necesario para fundir toda la masa de hielo)

b) Cálculo del calor sensible en estado líquido:

Q_SL = m·cₑₗ·(t_f - tᵢ)

Reemplazamos por los datos y calculamos:

Q_SL = 0,010 kg·1,0 kcal/kg·°C·(100 °C - 0 °C)

Q_SL = 0,010 kcal·100

Q_SL = 1 kcal (calor necesario para aumentar la temperatura de la masa de agua de 0 °C a 100 °C)

c) Cálculo del calor de vaporización:

Q_LV = m·c_LV

Reemplazamos por los datos y calculamos:

Q_LV = 0,010 kg·539 kcal/kg·°C

Q_LV = 5,39 kcal (calor necesario para vaporizar toda la masa de agua)

Finalmente sumamos todos los calores obtenidos en cada etapa:

Q_T = Q_LF + Q_S + Q_LV

Reemplazamos por los datos y calculamos:

Q_T = 0,797 kcal + 1 kcal + 5,39 kcal

Q_T = 7,187 kcal

Respuesta: el calor entregado es 7,2 kcal.

Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina

Ejemplo, cómo calcular la cantidad de calor entregada para el cambio de estado