Biofísica 2 P CISALE Jul 19 T2 – 4 Termodinámica

4. En un recipiente adiabático de capacidad calorífica despreciable se mezclan 2 kg de hielo a –30ºC  con 100 gr se agua a 10ºC. La temperatura final de la mezcla será:

	a) -9 ºC
	b) 0 ºC
X	c) – 20 ºC
	d) – 16 ºC

masa de hielo > >  masa de agua -------------  la temperatura de equilibrio estará entre la temperatura de hielo y cero grado ( - 30ºC < Te < 0 ºC)

Q =
Mh Ceh (Te – Toh) +	Se “calienta” el hielo hasta la Te (absorbe calor)
+ Ma Cea (0ºC – Toa) +	Se “enfría” el agua hasta 0ºC (cede calor)
-  Ma Lf +	Se convierte el agua en hielo (cede calor)
+ Ma Ceh (Te - 0ºC)	Se “enfría” el hielo (agua) hasta la Te (cede calor)

donde

Q = calor intercambiado con el ambiente = 0 (recipiente adiabático)

Mh = masa de hielo = 2 kg = 2.000 gr

Ceh = calor especifico del hielo = 0,5 cal/ gr ºC

Te = temperatura de equilibrio

Toh = temperatura inicial del hielo = - 30 ºC

Ma = masa de agua = 100 gr

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

Toa = temperatura inicial del agua = 10 ºC

Lf = calor latente de fusión del hielo

Reemplazando  y despejando Te

Te = ( Mh Ceh Toh + Ma Cea Toa + Ma Lf ) / (Mh Ceh + Ma Ceh ) =

Te = (2.000 kg 0,5 cal/grºC (- 30ºC) + 100 gr 1 cal/grºC 10 ºC + 100 gr 80 cal/gr) / (2.000 gr 0,5 cal/grºC + 100 gr * 0,5 cal/grºC) = -20 ºC