Question

Se tienen 200 g de agua a 50 °F en un recipiente de vidrio de masa 200 g (Cvidrio = 840 J/Kg°C) que esta a la misma temperatura inicial. Se introduce 360 g de hielo a 5 °F en el recipiente de vidrio y considere que el sistema esta aislado.

Calcule:
A)la temperatura de equilibrio del sistema.
B)La cantidad de masa de agua y hielo cuando el sistema idealmente llega al equilibrio térmico

Answer 1

La temperatura de equilibrio es de 28.68°F y la masa final de agua-hielo es de 560g.

En este caso tenemos tres cuerpos, la temperatura de estos cuerpos en equilibrio es la media ponderada de los tres, es decir.

T_e= m1*T1+m2*T2+m3*T3 / (m1+m2+m3)

m1 es el agua tiene temperatura de 50 °F

m2 es el vidrio tiene temperatura de 50 °F

m3 es el hielo tiene temperatura de 5 °F

Sustituyendo

T_e= 200g* 50 °F+200g* 50 °F+360g* 5 °F / (200g+200g+360g)

T_e=10000 g°F+10000g°F+1800g°F/760g

T_e= 28.68°F

• Cando el sistema llega al equilibrio el sistema sigue teniendo la misma masa, ya que el hielo al derretirse no aumenta su masa o disminuye, por lo tanto como el sistema esta aislado y no hay ninguna fuente de masa del exterior la masa al final sera siempre la misma que al inicio.
• Cantidad de agua mas hielo es de 200g de agua mas 360 g de hielo.

Cantidad de masa Agua-Hielo= 200g+360g= 560g