Cátedra Cisale - Guía 4.8.12. Calorimetría

12. En un recipiente adiabático coexisten en equilibrio térmico 250 g de agua y 50 g de hielo a 1 atm de presión. Calcule la cantidad de calor que deberá absorber el sistema para alcanzar una temperatura de 120 °C.

Datos: Ce Hielo: 0,5 cal/g °C; C fusión hielo = 80 cal/g; C vaporización agua = 540 cal/g; Ce Vapor = 0,45 cal/g °C.

 

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4     

 

Donde

Q = calor absorbido

 

Q1 = calor absorbido por el hielo en el cambio de fase =  mh Lf

mh =  masa de hielo = 50 g

Lf = calor latente de fusión = 80 cal/g

 

Q1 = 50 g 80 cal/g = 4.000 cal

 

Q2 = calor absorbido por el hielo (convertida en agua) y el agua para llegar a 100ºC = mha Cea (100ºC – 0ºC)

mha = masa de hielo ( convertido en agua) + masa de agua = 50 g + 250 g = 300 g

Cea = calor especifico del agua = 1 cal/gr ºC

 

Q2 = 300 g 1 cal/gºC (100ºC – 0ºC) = 30.000 cal

 

Q3 = calor absorbido por todo el agua resultante en el cambio de fase = mha Lv

Lv = calor latente de vaporización = 540 cal/g

 

Q3 = 300 g 540 cal/g = 162.000 cal

 

Q4 = calor absorbido por el vapor resultante para llegar a 120º C = mha cev (120ºC – 100ºC)

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

 

Q4 = 300 g 0,45 cal/grºC (120ºC – 100ºC) = 2.700 cal

 

Reemplazando

Q = 4.000 cal + 30.000 cal + 162.000 cal + 2.700 cal =    198.700 cal