Biofísica UBA XXI Examen Oct 20 5. Termodinámica

5. Calcule la temperatura final, en ºC (al alcanzar el equilibrio térmico), de un sistema que inicialmente tiene 250 decigramos de vapor de agua en un calorímetro perfectamente adiabático, a presión normal y 388 K, y se le agrega una fuente fría con la que intercambia 14 Kcal.

Ce hielo = 0,5 cal/gr ºC; Ce agua = 1 cal /gr ºC; Ce vapor = 0,45 cal/gr ºC;

Cf hielo = 80 cal/gr ; Cv agua = 540 cal/gr

 

 

Q = Q agua + Qff

 

Donde

Q = calor intercambiado = 0

Qff = calor absorbido por la fuente fría = 14 kcal = 14.000 cal

Q agua = calor cedido por el agua

 

Reemplazando y despejando Q agua

Q agua = Q – Qff = - 14.000 cal

 

 

Q agua = m Cev (100 ºC – Toi) - m Cv + m Cea (Te – 100º C)

 

Donde

m = masa agua = 250 dg = 25 g

Cev = calor especifico del vapor = 0,45 cal/g ºC

Toi = temperatura inicial del vapor de agua =  388 K – 273 = 115 ºC

Cv = calor de vaporización del agua = 540 cal/g

Cea = calor especifico del agua

Te = temperatura de equilibrio

 

Reemplazando y despejando Te

Te = (Q agua - m Cev (100 ºC – Toi) + m Cv + m Cea * 100 ºC) / ( m Cea)

Te = ( - 14.000 cal + 25 g 0,45 cal/g ºC 15 ºC + 25 g 540 cal/g + 25 g 1 cal/gr ºC 100 ºC) / ( 25 g 1 cal/g ºC) = 86,75 gr