Biofísica UBA XXI Examen jun 20 69. Termodinámica

69. Determine la temperatura inicial del aluminio si en un recipiente adiabático son 84 gr de agua (liquida) a 100 ºC se agrega un cuerpo de aluminio (m =  631 gr) que se encuentran a menor temperatura. En el estado de equilibrio térmico final a 0 ºC se observa que permanecen 54 gr de agua líquida y el resto de la masa solidificada .

Datos: Ce aluminio =  0,214cal/gºC; Ce agua= 1 cal/gºC ; Cvaporizacion del agua = 540 cal/g ; Csolidificación de agua= - 80cal/g.

█ a. – 79,98 ºC

 b. 153,30 K

 c. – 94,20 ºC

 d. 91,18 K

 e. -44,43 ºC

Q = Qa + Qh + QAl

Donde

Q = calor intercambiado con el medio = 0

Qa = calor cedido por el agua = ma cea (Te – Toa)

ma = masa de agua = 84 gr

cea = calor especifico de agua = 1 cal/ gr ºC

Te = temperatura de equilibrio = 0 (equilibrio agua-hielo)

Toa = temepratura inicial del agua = 100 ºC

Qa = 84 gr 1 cal/ gr ºC ( 0 ºC – 100 ºC) = -8.400 cal

Qh = calor cedido por el agua al solidificarse = mh Cs

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

Cs = calor latente de solidificación = - 80 cal/gr

Qh = 30 gr (-80 cal/ gr) = - 2.400 cal

QAl = calor absorbido por el alumnio = mAl ceAl (Te – ToAl)

mAL = masa de aluminio = 631 gr

ceAl = calor especifico del aluminio = 0,214cal/gºC

ToA1 = temperatura inicial del aluminio

Reemplzando y despejnado ToAl

ToAl = (Qa + Qh + mAl ceAl Te) / (mAl ceAl) = ( - 8.400 cal – 2.400 cal) / (631 gr 0,214 cal/gºC ) = - 79,98 ºC  ------------ temperatura del aluminio