Question

Calcular la cantidad de calor que se requiere para cambiar 100 g de hielo a – 100 °C en vapor a 130 °C

Answer 1

Tenemos que para cambiar 100 g de hielo a -100 ºC en vapor a 130 ºC, se requiere una cantidad de calor igual a 78440 calorías.

¿Cómo se calcula la cantidad de calor?

La cantidad de calor asociada con un proceso se obtiene mediante la siguiente ecuación:

Q = m·cp·ΔT

Donde:

• Q = cantidad de calor
• m = masa
• cp = calor específico
• ΔT = diferencia de temperatura

Resolución del problema

Para resolver este problema debemos obtener todas las cantidades de calores requeridos para llevar los 100 g de hielo a vapor a 130 ºC y luego sumar estos calores.

• Paso 1: cálculo del calor para llevar el hielo de -100 ºC a 0 ºC

Procedemos a buscar cuánto calor se requiere para llevar el hielo de -100 ºC a 0 ºC:

Q₁ = m·cp·ΔT

Q₁ = (100 g)·(0.50 cal/gºC)·(0 ºC - (-100 ºC))

Q₁ = 5000 cal

• Paso 2: cálculo para fundir el hielo

Procedemos a buscar el calor necesario para fundir el hielo, para ello se usa el calor de fusión:

Q₂ = m·Lf

Q₂ = (100 g)·(80 cal/g)

Q₂ = 8000 cal

• Paso 3: cálculo del calor para llevar el agua de 0 ºC hasta 100 ºC

Procedemos a buscar el calor para llevar el agua hasta los 100 ºC, el cual es el punto de ebullición de esta sustancia:

Q₃ = m·cp·ΔT

Q₃ = (100 g)·(1 cal/gºC)·(100 ºC - (0 ºC))

Q₃ = 10000 cal

• Paso 4: cálculo para convertir el agua en vapor

Procedemos a buscar la cantidad de calor que se necesita para transformar el agua líquida a vapor, para ello se usa el calor de vaporización:

Q₄ = m·Lv

Q₄ = (100 g)·(540 cal/g)

Q₄ = 54000 cal

• Paso 5: cálculo del calor para llevar el vapor de 100 ºC a 130 ºC:

Procedemos a buscar el calor necesario para llevar el vapor de agua desde 100 ºC a 130 ºC:

Q₅ = m·cp·ΔT

Q₅ = (100 g)·(0.48 cal/gºC)·(130 ºC - 100 ºC)

Q₅ = 1440 cal

• Paso 6: cálculo del calor total

Procedemos a sumar a todos los calores:

Qt = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅

Qt = (5000 + 8000 + 10000 + 54000 + 1440) cal

Qt = 78440 cal

Mira más sobre la cantidad de calor en:

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