Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T3 – 6 Termodinámica

6. Determine la temperatura inicial del aluminio, si en un recipiente adiabático con 84 g de agua (líquida) a 100 °C se agrega un cuerpo de aluminio (m = 631 g) que se encuentra a menor temperatura. En el estado de equilibrio térmico final, a 0 °C, se observa que permanecen 54 g de agua líquida y el resto de la masa solidificada.

Datos: Ce aluminio = 0,214 cal/g °C; Ce agua = 1 cal/g °C; Cvaporización agua = 540 cal/g; Csolidificación agua = -80 cal/g

Q = Qalu + Qag = 0

donde

Q = calor intercambiado = 0 (recipiente adiabático)

Qalu = calor absorbido por el aluminio = malu Cealu (Te – Toalu)

malu = masa del aluminio = 631 gr

Cealu = calor especifico de aluminio = 0,214 cal/g ºC

Te = temperatura de equilibrio = 0ºC

Toalu =  temperatura inicial del aluminio

Qag = calor cedido por el agua = Mag ceag (Te – Toag) - mh Lf

Mag = masa inicial del agua = 84 gr

ceag = calor especifico del agua = 1 cal/gr ºC

Toag = temperatura inicial del agua = 100 ºC

mh = masa de hielo = Mag – mag = 84 gr – 54 gr = 30 gr

Lf = calor latente de fusión del hielo = 80 cal/gr

Reemplazando y despejando Toalu

Toalu = (malu Cealu Te + Mag ceag (Te – Toag) - mh Lf ) / (malu Cealu)

Toalu = (- 84 gr 1 cal/gr ºC 100 ºC - 30 gr 80 cal/gr) / (631 gr 0,214 cal/g °C) = - 79,98 ºC