Question

¿ que cantidad de vapor a 110 Celsius se deben aplicar a dos cubos de hielo de 100g cada uno para que la temperatura final sea de 5 Celsius? El hielo venía directamente de un congelador a -15 Celsius. Desprecie la capacidad calorífica del vaso.
C(hielo)= 0.5 cal/gC, C(agua)= 1 cal/gC, lf= 80 cal/g, lv=540 cal/g, C(vapor)=0.48 cal/gc

Answer 1

La cantidad de vapor a 110° Celsius que se debe aplicar a dos cubos de hielo para que cada uno alcance una temperatura de 5°C es de Q= 18000Cal y la masa de vapor de m = 30.48 g

Explicación paso a paso:

Para llevar hielo de -15°C a 5°C, es necesario proporcionar calor:

Q1 = mC(Tf - Ti) + mΔhf + mC(T - Tf)

Tf = 0°C

Δhf = 80cal/g

Ti = -15°C

C = 0.5cal/g°C

m = 200g

T = 5°C

Q1 = 200g*0.5cal/g°C(0 - (-15))°C + 200g*80cal/g + 200g*0.5cal/g(5°C - 0°C)

Q1 = 18000 Cal

Para el enfriamiento del vapor:

Q2 = mC(Teb - Tv) - mΔhv + mC(278K - Teb)

Teb = 100°C

C = 0.48 Cal/g°C

Δhv = 540Cal/g

Tv = 110°C

T = 5°C

Como ambos alcanzan equilibrio termico, se cumple que

Q1 +Q2 = 0

Q1 = -Q2

18000Cal = -m[0.48 Cal/g°C(100°C - 110°C) - 540Cal/g+ 0.48 Cal/g°C(5 - 110°C)]

Despejamos m

-m = 18000Cal  /[0.48 Cal/g°C(100°C - 110°C) - 540Cal/g+ 0.48 Cal/g°C(5 - 110°C)]

m = 30.48 g