Biofísica 2 P Jul 24 TA - 2. Termodinámica

En un calorímetro de capacidad despreciable se ponen 100 gr de hielo a – 60 °C y una cierta cantidad de agua a 14 °C. Cuando se alcanza el equilibrio a 0 °C, la masa de hielo es de 120 gr.

Datos: Cagua = 1 cal / gr °C; Chielo = 0,5 cal/gr °C; Lf = 80 cal/gr

 

a.     ¿Qué cantidad de agua líquida había en el estado inicial?

 

Q =	Calor intercambiado
mh Ch (0°C – ( -60°C)) +	Se “calienta” el hielo hasta la temperatura de equilibrio.
+ ma Ca (0°C – 14°C) +	Se “enfría” el agua hasta la temperatura de equilibrio.
+   ma2 ( - Lf) =	Se “solidifica” 20 gr de agua en hielo. 120 gr (hielo en el equilibrio) – 100 gr (hielo inicial)
= 0	Calorímetro

 

Donde

mh = masa de hielo = 100 gr

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

ma = masa de agua

Cagua = calor especifico del agua = 1 cal / gr °C

Lf = calor latente de fusión = 80 cal/gr

 

Reemplazando

mh Ch 60°C -  ma2 Lf - ma Ca 14°C = 0 

 

Despejando ma

ma = (mh Ch 60°C - ma2 Lf) / (Ca 14 °C) = 100 gr 0,5 cal/gr °C 60 °C – 20 gr 80 cal/ gr) / (1 cal / gr °C 14 °C) = 100 gr

 

 

b.     ¿Cuál fue la variación de energía interna del agua agregada en todo el proceso?

∆U = Q -  W

 

Donde

∆U = variación de la energía interna

Q = calor cedido por el agua = - ma2 Lf - ma Ca 14°C

W = trabajo = 0 (no hay variación de volumen)

 

Reemplazando

∆U = -  ma2 Lf - ma Ca 14°C = – 20 gr 80 cal/ gr – 100 gr 1 cal / gr °C 14 °C = - 3000 cal