Un cubo de hielo en masa de 100 g, inicialmente a una temperatura de – 20 ° C, se calienta a agua a 40 ° C (datos: calor de hielo específico 0,50 cal / g ° C; calor específico del agua 1.0 cal / g ° C; calor de fusión del hielo 80 cal / g). Las cantidades de calor sensible y calor latente intercambiadas en esta transformación en calorías fueron, respectivamente:
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Respuestas a la pregunta
Respuesta:
La Termodinámica gobierna el calculo de la cantidad de calor sensible y latente involucrado en la transformación física de una sustancia. En este ejercicio, el calor total necesario para el proceso es 13.000 calorías.
Explicación:
Para transformar esta masa de hielo (de agua) desde -20°C hasta agua liquida a 40 °C se requieren tres etapas:
Primera etapa: Calcular el calor sensible necesario para elevar la temperatura del hielo desde - 20 °C hasta 0°C (que es el punto de fusión del hielo).
En termodinámica, calor sensible es el calor necesario para aumentar o disminuir la temperatura de cierta masa de sustancia y se calcula con la siguiente ecuación:
Q = m * Ce * (T final - T inicial)
Ce = calor especifico del hielo
Q = 100 g * 0,50 * (0 -(-20)) °C = 1.000 calorías (calor sensible)
Segunda etapa: Calcular el calor latente necesario para fundir el hielo a temperatura constante de 0°C.
El calor latente es la cantidad de calor necesario para cambiar la fase de una sustancia, proceso en el cual la temperatura permanece constante (en este caso se trata de fundir el hielo, es decir, pasarlo de sólido a liquido) y se calcula con la siguiente ecuación:
Q = m * Calor de fusión del hielo
Q = 100 g * 80 = 8.000 calorías ( calor latente)
Tercera Etapa: Calcular el calor sensible necesario para llevar el agua liquida desde 0 °C hasta 40 °C
Q = m * Ce * (T final - T inicial)
Ce = calor especifico del agua
Q = 100 g * 1 * ( 40 - 0) °C = 4.000 calorías ( calor sensible)
Q total = 1.000 calorías + 8.000 calorías + 4.000 calorías = 13.000 calorías
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