Biofísica Final Feb 20 T5 – 11 Termodinámica

11. Dentro de un calorímetro adiabático y de capacidad calorífica despreciable, se introducen una masa de 1 kg de cierto metal (solido) a 120 ºC, y una masa de 30 gr de hielo a 0 ºC. La figura muestra la evolución de la temperatura de ambas sustancias en función del valor absoluto del calor intercambiado, hasta llegar al equilibrio térmico, a 20ºC. El calor especifico del metal, expresado en cal/ (gr ºC), es de:

Datos : calor especifico del hielo = 0,5 cal/(gr ºC)

             calor especifico del agua líquida = 1 cal/(gr ºC)

             calor latente de fusión del hielo = 80 cal/gr

█ 0,03                               0,006                             0,48

 0,025                             0,024                             0,003

Q =
Mh * Lf +	convierte el hielo en agua (absorbe calor)
+  Ma * cea * (Te – Toa) +	“calienta” en agua (absorbe calor)
+  Mm * cem * (Te – Tom)	“enfria” el metal  (cede calor)

donde

Q = calor  = 0 (recipiente adiabático)

Mh = masa de hielo = 30 gr

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

Ma = masa de agua = masa de hielo = 30 gr

cea = calor especifico del agua = 1 cal/ gr C

Te = temperatura de equilibrio = 20ºC

Toa = temperatura inicial del agua = 0ºC

Mm = masa del metal = 1 kg = 1.000 gr

cem = calor especifico del metal

Tom = temperatura inicial del metal = 120º C

Reemplazando y despejando la cem

cem = (Mh Lf + Ma cea (Te – Tea) / ( - Mm (Te – Tom))

cem = (30 gr 80 cal/gr + 30 gr 1 cal/gr C (20ºC – 0ºC) / (- 1.000 gr (20ºC – 120ºC) = 0,03 cal/gr C