Biofísica 3. Termodinámica 9 Calorimetría

Calorimetría 9.  En un recipiente adiabático que contiene 550 g de agua a 22ºC, se echan 300 g de plomo fundido (líquido) a 327ºC. Puede despreciarse la capacidad calorífica del recipiente. Consulte los datos que necesite en la tabla adjunta y determine:

	Calor esp. Del	Calor latente	Calor esp.	Temp. de
	Sólido	de fusión	del líquido	fusión/solid.
	(cal/gºC)	(cal/g)	(cal/gºC)	(ºC)
Plomo	0,031	5,5	Sin dato	327
Agua	0,5	80	1	0

a. La temperatura del agua cuando finaliza la solidificación del plomo.

Recipiente adiabático ΔQ = 0

ΔQ = m1 * Lf1 +	Calor cedido por el plomo al solidificar
+ m2 * ce2 * (Tf – Ti2)	Calor absorbido al calentar el agua (2) desde la Tinicial2 hasta la Tfinal

donde

ΔQ = calor = 0

m1 = masa de plomo = 300 gr

Lf1 = calor latente de fusión del plomo = 5,5 cal/gr

m2 = masa de agua = 550 gr

ce2 = calor especifico del agua = 1 cal/gr°C

Ti2 = temperatura inicial del agua = 22ºC

Tf = temperatura final del agua = ¿??

reemplazando

ΔQ = - 300gr * 5,5 cal/gr + 550gr * 1 cal/gr°C * (Tf – 22ºC) = 0

Despejando Tf

Tf = (300gr * 5,5 cal/gr + 550gr * 1 cal/gr°C * 22ºC)/ (550gr * 1 cal/gr°C) = 25ºC  < -------------- temperatura del agua

b. La temperatura de equilibrio del sistema agua-plomo.

Recipiente adiabático ΔQ = 0

ΔQ = m1 * Lf1 +	Calor cedido por el plomo al solidificar
+ m1 * ce1 * (Tf – 327ºC)	Calor cedido al enfriar el plomo desde la temperatura de fusión del plomo (327ºC) hasta la Tfinal
+ m2 * ce2 * (Tf – Ti2)	Calor absorbido al calentar el agua (2) desde la Tinicial2 hasta la Tfinal

donde

ΔQ = calor = 0

m1 = masa de plomo = 300 gr

Lf1 = calor latente de fusión del plomo = 5,5 cal/gr

ce1 = calor especifico del plomo = 0,031 cal/gr°C

m2 = masa de agua = 550 gr

ce2 = calor especifico del agua = 1 cal/gr°C

Ti2 = temperatura inicial del agua = 22ºC

Tf = temperatura de equilibrio =  ¿??

reemplazando

ΔQ = - 300gr * 5,5 cal/gr + 300gr * 0,031 cal/grºC * (Tf – 327ºC) + 550gr * 1 cal/gr°C * (Tf – 22ºC) = 0

Despejando Tf

Tf = (300 gr * 5,5 cal/gr + 300gr * 0,031 cal/grºC * 327ºC + 550gr * 1 cal/gr°C * 22ºC)/ (300 gr * 5,5 cal/gr + 550gr * 1 cal/gr°C) = 30ºC  < -------------- temperatura de equilibrio