Biofísica 3. Termodinámica 10 Calorimetría

Calorimetría 10. 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

ΔQ = m * ces * (Tf – Ti)

donde

ΔQ = calor = 1.620 cal

m = masa de estaño = 200 gr

ces = calor especifico del estaño es estado sólido = ¿?

Ti = temperatura inicial del estaño = 82ºC

Tf = temperatura de fusión del estaño = 232ºC

reemplazando

ΔQ = 200gr * ces * (232ºC – 82ºC) = 1.620 cal

despejando ces

ces = 1.620 cal / (200gr * (232ºC – 82ºC)) = 0,054 cal/grºC  < -------------- calor especifico

a.2. Calor latente

ΔQ = m * Lf

donde

ΔQ = calor = 4.380 cal - 1.620 cal = 2.760 cal

m = masa de estaño = 200 gr

Lf = calor latente del estaño  = ¿?

reemplazando

ΔQ = 200gr * Lf = 2.760 cal

despejando Lf

Lf = 2.760 cal / 200gr  = 13,8 cal/gr < -------------- calor latente

b. ¿Cuál es el estado del estaño cuando se le han entregado 3.000 cal?

Según el grafico, cuando se le entregaron 3.000 cal están coexistiendo la fase liquida y la fase solida

ΔQ = m1 * ces * (Tf – Ti)  + m2 * Lf

donde

ΔQ = calor = 3.000 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

ΔQ = 200gr * 0,054 cal/grºC * (232ºC – 82ºC) + m2 * 13,8 cal/gr = 3.000 cal

despejando m2

m2 = (3.000 cal - 200gr * 0,054 cal/grºC * (232ºC – 82ºC)) / 13,8 cal/gr = 100 gr < --------- masa de estaño en fase liquida

m3 = m1 – m2 = 200 gr – 100 gr = 100 gr < ------ masa de estaño en fase solida