Biofísica UBA XXI 1P Sep 23 T6 – 7 Termodinámica

 En un recipiente adiabático coexisten 25 g de vapor de agua y 115 g de agua en estado líquido. Luego de agregar un cuerpo sólido de 78 g se observa que la temperatura de equilibrio es de -23 °C. Determinar el calor absorbido por el sólido.

Datos: Ce sólido = 0,34 cal/ g°C; Ce hielo = 0,5 cal/g°C; Ce agua = 1 cal/g°C; Ce vapor agua = 0,45 cal/g°C; fusión agua = 80 cal/g; C vaporización agua = 540 cal/g

  

Q =	Calor intercambiado
+  mv Lc	La masa de vapor se condensa
+ mv cea (0 °C – 100 °C) +	La masa de agua (del vapor condensado) “se enfría” desde 100 °C (temperatura de equilibrio vapor agua líquida) hasta 0°C (temperatura de solidificación)
+ mv Ls +	La masa de agua (del vapor condensado) se “solidifica”
+ mv ceh (-23 °C - 0 °C) +	La masa de hielo (del agua del vapor condensado) “se enfría” hasta la temperatura de equilibrio
+ ma cea (0 °C – 100 °C) +	La masa de agua “se enfría” desde 100 °C (temperatura de equilibrio vapor agua líquida) hasta 0°C (temperatura de solidificación)
+ ma Ls +	La masa de agua se “solidifica”
+ ma ceh (-23 °C - 0 °C) +	La masa de agua “se enfría” hasta la temperatura de equilibrio
+ Qa  =	Calor absorbido por el solido
= 0	Recipiente adiabático

 

 

Donde

Q = calor intercambiado

mv = masa de vapor = 25 gr

ma = masa de agua = 115 gr

Lc = calor latente de condensación = - Lv

Lv = valor latente de vaporización = 540 cal/ gr

Ls = calor latente de solidificación = - Lf

Lf = calor latente de fusión = 80 cal/gr

cea = calor específico de agua líquida = 1 cal/ gr °C

ceh = calor especifico del hielo = 0,5 cal / gr °C

Qa = calor absorbido por el metal

 

 

Reemplazando y despejando Qa

Qa  = - [mv ( - Lv + cea ( - 100°C) – Lf + ceh ( - 23°C)) + ma (cea ( - 100°C) – Lf + ceh ( - 23°C)) ] =  25 gr ( 540 cal/ gr – 1 cal/ gr °C ( - 100°C) + 80 cal/ gr – 0,5 cal/gr °C  ( - 23°C)) + 115 gr ( - 1 cal / gr °C ( - 100°C)  + 80 cal/gr – 0,5 cal/gr °C ( - 23°C))

Qa = 40310 cal