Question

Se tiene 0,12kg a 363K en un recipiente de cobre de masa 0,2kg que está a la misma temperatura inicial. Se introduce 0,2kg de vapor a 398K en el recipiente de cobre y considere que el sistema está aislado.
A) La temperatura de equilibrio del sistema
B) La cantidad de masa de vapor y de agua cuando el sistema idealmente llega al equilibrio térmico
C) El cambio de entropía que experimenta el vapor

Answer 1

m₁ = 0,12 kg 
m₂ = 0,2 kg
T₁ = T₂ = T₀ = 363 K
c₁ = 4180 J/kg K
c₂ = 376,2 J/kg K

m₃ = 0,2 kg
T₃ = 398 K
c₃ = 2006,4 J/kg K

A) Sea T la temperatura final de equilibrio

Q₁ + Q₂ + Q₃ = 0
m₁c₁(T-T₀) + m₂c₂(T-T₀) + m₃c₃(T-T₃) = 0
m₁c₁T+m₂c₂T+m₃c₃T = m₁c₁T₀+m₂c₂T₀+m₃c₃T₃
T(m₁c₁+m₂c₂+m₃c₃) = m₁c₁T₀+m₂c₂T₀+m₃c₃T₃

T = (m₁c₁T₀+m₂c₂T₀+m₃c₃T₃) / (m₁c₁+m₂c₂+m₃c₃)

T ≈ 377,3 K
↑Temperatura de equilibrio del sistema.

C) El cambio de entropia del vapor

dS = dQ/T
dS = m₃c₃dT / T
∫dS = m₃c₃dT / T
∫dS = m₃c₃∫dT/T
ΔS = m₃c₃㏑(T/T₃)

ΔS = -21,4 J/K
Lo que significa que el el vapor cedió calor en el proceso.