Biofísica 2do Parcial Jun19 A1 – 2 Termodinámica

2. El gráfico muestra como varía la temperatura de 100 g de Zinc sólido que inicialmente se encuentra a 220°C.

Analizando el gráfico

Rojo = Estado solido

Verde = cambio de estado

Amarillo = Estado liquido

a) Calcule el calor específico isobárico del Zinc sólido y su calor latente de fusión indicando en ambos casos las unidades correspondientes.

Calor específico isobárico (presión constante)

Q = m ce (Tf – Ti)

donde

Q = calor absorbido en estado sólido = 1.866 cal

m = masa = 100 gr

ce = calor especifico

Tf = temperatura final = 420 ºC

Ti = temperatura inicial = 220 ºC

Reemplazando y despejando ce

ce = Q / (m (Tf – Ti)) = 1.866 cal / ( 100 gr (420º C – 220ºC)) = 0,0933 cal/gr ºC  < --------

Calor latente de fusión

Q = m Lf

donde

Q = calor absorbido durante el cambio de fase = (13.066 cal - 1.866 cal)

m = masa = 100 gr

Lf = calor latente

Reemplazando y despejando Lf

Lf = Q / m =  (13.066 cal -1.866 cal) / 100 gr  = 112 cal/gr < --------

b) Calcule la potencia promedio, en Watt, que habrá que entregar a los 100 g iniciales de Zinc sólido a 220°C, para fundir el 50% de su masa en 5 minutos (1 cal = 4,18 J).

Pot = Q / t

donde

Pot =potencia

Q = calor necesario para fundir el 50% de la masa = Q1 + Q2

Q1 = calor necesario para llevar la masa de 220ºC a 420 ºc = 1.866 cal

Q2 = calor necesario para fundir el 50% de la masa = m 50% Lf = 0,5 (13.066 cal - 1.866 cal)  = 5.600 cal

t = tiempo = 5 min = 5 min*60 s = 300 s

Reemplazado

Pot = (1.866 cal + 5.600 cal) / 300 s = 24,89 cal/s = 24,89 cal/s 4,18 J /1 cal = 104 J/s ≈ 104 watt