Biofísica 3 Termodinámica (20) 10. Calorimetría

Si se calientan 200 g de estaño sólido, inicialmente a 82ºC, su temperatura varía con el calor entregado como se indica en el gráfico adjunto. Calcule:

 

 

a)     El calor específico del estaño sólido y su calor latente de fusión.

 

a.1. Calor especifico

 

Q = m ces (Tf – Ti)

 

donde

Q = calor absorbido = 1620 cal

m = masa de estaño = 200 gr

ces = calor especifico del estaño es estado sólido

Ti = temperatura inicial del estaño = 82 ºC

Tf = temperatura de fusión del estaño = 232 ºC

 

Reemplazando y despejando ces

ces = Q / (m (Tf – Ti)) = 1620 cal / (200gr * (232 ºC – 82 ºC)) = 0,054 cal/grºC 

 

 

a.2. Calor latente

 

Q = m Lf

 

donde

Q = calor absorbido durante el cambio de fase (T = constante) = 4380 cal - 1620 cal = 2760 cal

m = masa de estaño = 200 gr

 

reemplazando y despejando Lf

Lf = Q / m = 2760 cal / 200 gr = 13,8 cal/gr

 

 b) ¿Cuál es el estado del estaño cuando se le han entregado 3000 cal?

 

 Según el gráfico, cuando se le entregaron 3000 cal están coexistiendo la fase liquida y la fase solida

 

Q = m1 ces (Tf – Ti) + m2 * Lf

 

donde

Q = calor absorbido = 3000 cal

m1 = masa de estaño = 200 gr

ces = calor especifico = 0,054 cal/grºC

Tf = temperatura de fusión = 232ºC

Ti = temperatura inicial = 82ºC

m2 = masa de estaño fundida

Lf = calor latente del estaño = 13,8 cal/gr

 

Reemplazando y despejando m2

m2 = ( Q – m ce (Tf – Ti) ) / Lf = (3000 cal – 200 gr 0,054 cal/grºC (232 ºC – 82 ºC)) / 13,8 cal/gr = 100 gr

 

masa de estaño en fase solida = m1 – m2 = 200 gr – 100 gr = 100 gr