Física, pregunta formulada por brandonmacotela9, hace 3 meses

Te sirven un cafe a 85◦C. Agregas cubitos de hielo para enfriarlo a 55◦C y beberlo antes.¿Cuantos cubos de hielo de 23.5g a -18.5◦C debes agregar a una taza de cafe de 355ml para lograrlo?

Respuestas a la pregunta

Contestado por rteran9
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Se necesitan 3 cubos de hielo para enfriar el café que estaba a 85°C.

Este problema está relacionado con los calorímetros, en los que se mezclan diferentes sustancias y se cumple que:

Q1+Q2 +Qcalorímetro = 0

donde :

  • Q1: es el calor suministrado por la sustancia 1, en este caso el café.
  • Q2: es el calor total suministrado por el hielo.
  • Qtaza: es el calor propio del envase. En este caso se asume que es despreciable.

El café entrega calor para enfriarse y el hielo absorbe calor para derretirse:

Q2 = -Q1

¿Cómo se determina la cantidad de cubos de hielo?

Se deben igualar los calores y despejar la masa del hielo según el siguiente procedimiento:

  1. Calcular el calor entregado por el café.
  2. Expresar el calor del agua Q2 en función de la masa.
  3. Sustituir Q1 y Q2 en la ecuación del calorímetro y despejar la masa.
  4. Calcular el número de cubos de hielo.

A continuación te explicamos el procedimiento.

  • Paso 1: Calor del café:

Los datos son:

Ccafe = 1 cal/(g°C)

m = 355 ml = 355 g

Ti = 85 °C

Tf = 55 °C

Sustituyendo en la ecuación de calor:

Q = C*m * (Tf-To)

Q1 = 1 * 355 * (55 - 85)

Q1 = -10650 cal

  • Paso 2: Calor total del agua:

Los datos son:

m = ?

Cagua = 1 cal/(g°C)

L_fusion = L_fusión = 80 cal/g

Ti = -18.5°C

Tf = 55

Sustituyendo en la ecuación de calor:

Q2 = C*m * (0-To) + L*m +  C*m * (Tf-0)

Q2 = 1* m* (0 - (-20)) + 80*m + 1*m * 55

Q2 = 1* m* 20 + 80*m + 1*m * 55

Q2 = (20+80+55) * m

Q2 = 155 m

  • Paso 3: Sustitución de Q1 y Q2:

Al sustituir Q1, Q2 y Q3=0 en la ecuación del calorímetro se puede despejar la masa del hielo:

Q2 = -Q1

155 * m = -(-10650)

m = 10650/155

m = 67.8 g

  • Paso 4: Determinación del número de cubos de hielo:

Sabiendo que cada cubo de hielo tiene una masa de 23.5 g:

Número de cubos = 67.8/23.5

Número de cubos = 2.9 cubos

se necesitan aproximadamente 3 cubos de hielo.

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