Biofísica UBA XXI Final Jul 19 T4 – 6 Termodinámica

6. Determine la temperatura inicial del hierro si en un recipiente adiabático con 50 g de agua (líquida) a 100 °C se agrega un cuerpo de hierro (m = 596 g) que se encuentra a menor temperatura. En el estado de equilibrio térmico final, a 0°C, se observa que permanecen 30 g de agua líquida y el resto de la masa solidificada.

Datos: Ce hierro = 0,113 cal/g °C; Ce agua = 1 cal/g °C; Cvaporización agua = 540 cal/g; Csolidificación agua = -80 cal/g

Q = Qhi + Qag = 0

donde

Q = calor intercambiado = 0 (recipiente adiabático)

Qhi = calor absorbido por el hierro = mhi Cehi (Te – Tohi)

mhi = masa de hierro = 596 gr

Cehi = calor especifico de hierro = 0,113 cal/g ºC

Te = temperatura de equilibrio = 0ºC

Tohi =  temperatura inicial del hierro

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

Mag = masa inicial del agua = 50 gr

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

Toag = temperatura inicial del agua = 100 ºC

mh = masa de hielo = Mag – mag = 50 gr – 30 gr = 20 gr

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

Reemplazando y despejando Tofe

Tohi = (mhi Cehi Te + Mag Ceag (Te – Toag) - mh Lf) / (mhi Cehi)

Tohi = (- 50 gr 1 cal/gr ºC 100 ºC - 20 gr 80 cal/gr) / (596 gr 0,113 cal/g °C) = - 98 ºC