Cátedra Cisale - Guía 4.8.4. Calorimetría

4. En un calorímetro en el que coexisten en equilibrio, a presión normal, 100 g de hielo y 1000 cg de agua, se agregan 500 g de hielo a -30°C. Calcule la temperatura final del sistema.

 

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4     

 

Donde

Q = calor intercambiado = 0 (calorímetro)

 

Q1 = calor cedido por el hielo = mh1 Ceh (Tf – Tih1)

mh1 = masa original de hielo =100 g

Ceh = calor especifico del hielo = 0,5 cal/gºC

Tf = temperatura final (entre 0ºC y -30ºC)

Tih1 = temperatura inicial hielo original = 0ºC (en equilibrio con el agua)

 

Q2 = calor cedido por el agua en el cambio de fase =  ma Ls

ma =  masa de agua = 1.000 cg = 10 g

Ls = calor latente de solidificación = - calor latente de fusión = - 80 cal/g

 

Q3 = calor cedido por el agua (convertida en hielo) = ma Ceh (Tf – 0ºC)

 

Q4 =  calor absorbido por la segunda masa de hielo = mh2 ceh ( Tf – Tih2)

mh2 = segunda masa de hielo = 500 g

  Tih2 = temperatura inicial de la segunda masa de hielo = - 30 ºC

 

Reemplazado y despejando Tf

Tf = (- ma Ls + mh2 Ceh Tih2) / ( mh1 Ceh + ma Ceh + mh2 Ceh) =

Tf = (-10 g (-80 cal/g) + 500 gr 0,5 cal/gºC (-30 ºC)) / (0,5 cal/gºC (100 g + 10 g + 500 g))

Tf = -21,98 ºC