Question

Curva de calentamiento, determinando el calor necesario para producir vapor de agua a partir de 20 gramos de hielo desde —5°C hasta agua vapor a 112°C a presión de 1 atmósfera.

Answer 1

Datos:

Tf (H2O) = 0°C – temperatura de fusión del agua.
Teb( H2O) =100°C – temperatura de ebullición del agua.
C(s) = 0.5 - calor específico de la sustancia en el estado sólido.
C (l) = 1 - calor específico de la sustancia en el estado líquido.
C (g) = 0.5 - calor específico de la sustancia en el estado gaseoso.
H(fusión) = 80
H(ebullición) =540

El proceso de cálculo consta de cinco etapas. Para cada uno se realiza  un cálculo separado de la cantidad de calor involucrada.

1) Calentar el hielo de -5°C a 0°C

2) Calentar el hielo a 0° C para fundirlo (convertirlo en agua líquida a temperatura constante)

3) Calentar el agua líquida desde 0°C hasta 100 °C

4) Calentar el agua a 100°C para convertirla en vapor a la misma temperatura.

5) Calentar el vapor hasta 112 °C

Cálculos:

1) Calentar el hielo de -5°C a 0°C

Calor = masa x calor específico x incremento de temperatura
Calor = 20g x 0,5cal/g°C x (0-(-5°C)) = 50 cal

2) Calentar el hielo a 0° C para fundirlo (convertirlo en agua líquida a temperatura constante)

Calor =m x  H fusión
Calor = 20g x 80 cal/g = 1600 cal


3) Calentar el agua líquida desde 0°C hasta 100 °C

Calor = masa x calor específico x incremento de temperatura
Calor = 20g x 1cal/g°C x (100-0)°C = 2000 cal

4) Calentar el agua a 100°C para convertirla en vapor a la misma temperatura.

Calor = m x  H ebullición
Calor = 20g x 540 cal/g =10800 cal

5) Calentar el vapor desde 100 °C hasta 112 °C

Calor = masa x calor específico x incremento de temperatura
Calor = 20g x 0,5cal/g°C * (112 - 100)°C = 120 cal

Calor total = 50 cal + 1600 cal + 2000 cal + 10800cal + 120 cal
                   = 14570 cal