Cuando se quema antracita se liberan 8000 kcal por cada kg quemado. ¿Qué cantidad de antracita se necesita quemar para fundir una tonelada de hielo que está a -5oC y obtener agua a 40oC?.
Respuestas a la pregunta
En el proceso descrito existen 3 etapas:
1. Calentamiento del hielo ( - 5°C⇒ 0°C) = Q1
2. Fusión del hielo (T= 0°C) =Q2
3. Calentamiento del agua ( 0°C⇒ 40°C) = Q3
Q1:
El calor que se sumistra en esta etapa se puede determinar como:
Q1= m*Cp_hielo*ΔT
Dónde:
m= masa del hielo= 1 ton= 1000 kg = 1 x 10 ^ 6 g
Cp_hielo= calor específico del hielo= 2.114 J/g°C
Q1= (1 x 10 ^ 6 g)(2.114 J/g°C)(0°C - (-5°C) = 1.05 x 10 ^7 J
Q2:
El cambio de fase se da a temperatura constante, por esto es necesario suministrar una cierta cantidad de calor, la cual se detemina como:
Q2= m* Lfusion
Dónde:
Lfusion= calor latente de fusión del hielo= 334 J/g
Q2= (1x 10 ^ 6 g)(334 J/g) = 3.34 x 10 ^ 8 J
Q3:
El calor que se sumistra en esta etapa se puede determinar como:
Q3= m*Cp_agua*ΔT
Dónde:
Cp_agua= calor específico del agua= 4.181 J/g°C
Q3= (1 x 10 ^ 6 g)(4.184 J/g°C)(40°C - 0°C) = 1.674 x 10 ^ 8 J
El calor total suministrado es:
Q= Q1+Q2+Q3 = 5.119 x 10 ^ 8 J = 1.223 x 10 ^ 5 kcal
La cantidad de antracita necesaria es:
masa antracita= 1.223 x 10 ^ 5 kcal * (1 kg antracita/ 8000 kcal)= 15.28 kg
Se necesitan 15.28 kg de antracita.