Question

Un tazón de 146 g de cobre contiene 223 g de agua; tanto el tazón como el agua están a 21.0 °C. Se deja caer en el agua un cilindro de cobre muy caliente de 314 g. Esto hace que el agua hierva, convirtiéndose 4.70 g en vapor, y la temperatura final de todo el sistema es de 100 °C. (a) ¿Cuánto calor se transfirió al agua? (b) ¿Cuánto al tazón? (c) Cuál era la temperatura inicial de cilindro?

Answer 1

El calor recibido por el agua es de 73720,15J, el calor recibido por el tazón es de 4440,59J y la temperatura inicial del cilindro es de 746 °C.

Explicación:

a) Si todo el sistema queda a 100 °C y parte del agua se evapora, tenemos por un lado el calor para calentar el agua a 100 °C y el calor para que se evaporen 4,7 gramos:

$Q=H_{agua}.m_{ev}+m_l.C_{agua}.(T_f-T_i)\\\\Q=2260\frac{J}{kg}.0,0047kg+223g.4,184\frac{J}{\°C.g}.(100\°C-21\°C)=73720,15J$

b) Si el tazón también se calienta hasta los 100 °C, el calor recibido por el mismo es:

$Q=m.C\Delta T=146g.0,385\frac{J}{g.\°C}(100\°C-21\°C)=4440,59J$

c) Con lo cual, el calor cedido por el cilindro de cobre es:

$Q=73720,15J+4440,59J=78160,74J$

Con lo cual, la temperatura inicial del cilindro de cobre era:

$Q=m.C(T_i-T_f)\\\\T_i=\frac{Q}{m.C}+T_f=\frac{78160,74J}{314g.0,385\frac{J}{g.\°C}}+100\°C\\\\T_i=746\°C$