¿Qué cantidad de calor en Joules se necesita para transformar 20 g de hielo a — 25°C en vapor a 120°C?
Respuestas a la pregunta
Se requieren 62957 J para transformar 20g de hielo a -25ºC en vapor a 120ºC.
Para resolver el problema debemos tener en cuenta los siguientes datos:
- Calor específico del hielo ch=2090 J/(kg K)
- Calor de fusión del hielo Lf=334*10^3 J/kg
- Calor específico del agua c=4180 J/(kg K)
- Calor de vaporización del agua Lv=2260*10^3 J/k
Para obtener la cantidad de calor hay que pasar por cada una de las etapas de transformación del hielo hasta convertirse en vapor:
1. Calcular el calor (Q1) para transformar 20g de hielo a -25ºC a 0ºC
Q1=m*ch*(Tf-Ti)
Datos:
m=20g=0.020kg
Tf=0ºC=273,15K
Ti=-25ºC=248,15K
Q1=0.020*2090*(273,15-248,15)J
Q1=1045J
2. Calcular el calor (Q2) para la fundición del hielo
Q2=m*Lf
Datos:
m=20g=0.020kg
Lf=334*10^3
Q2=0.020*334*10^3J
Q2=6680J
3. Calcular el calor (Q3) en el proceso de elevación de temperatura de 0ºC a 120ºC
Q3=m*c*(Tf-Ti)
Datos:
m=20g=0.020kg
Ti=0ºC=273,15K
Tf=120ºC=393,15K
Q3=0.020*4180*(393,15-273,15)J
Q3=10032J
4. Calcular el calor (Q4) para la el proceso de vaporización
Q4=m*Lv
Datos:
m=20g=0.020kg
Lv=2260*10^3
Q4=0.020*2260*10^3J
Q4=45200J
5. El calor resultante es la suma de cada uno de los valores de calor obtenido en los pasos anteriores:
Q=Q1+Q2+Q3+Q4
Q=1045J+6680J+10032J+45200J
Q=62957J
Por lo tanto se necesitan 62957J para transformar 20 g de hielo a -25°C en vapor a 120°C