Biofísica 53. Adicionales 2020 2. Calorimetría

2. Si se tiene un bloque de hielo de 50 g a -5 ºC, ¿ qué calor, medido en julios, debe absorber para pasar a agua líquida a 5 ºC?. Si este calor se obtuviese de agua líquida a 92 ºC, ¿ qué masa necesitaríamos de esta agua?.

Datos: ce hielo = 0,5 cal /g ºC; L fusión=80 cal/g

 

 a. Aproximadamente 16720 J y necesitamos unos 40 g de agua

 b. Aproximadamente 1250 J y necesitamos unos 500 g de agua

 c. Aproximadamente 625 J y necesitamos unos 10 g de agua

█ d. Aproximadamente 18270 J y necesitamos unos 50 g de agua

 e. Aproximadamente 12750 J y necesitamos unos 5 kg de agua

 

Q = Qh + Qha + Qa

 

Donde

Q =  calor absorbido

 

Qh = calor absorbido por el hielo hasta su temperatura de fusión = mh ceh (0 ºC – Toh)

mh = masa de hielo = 50 gr

ceh = calor especifico del hielo = 0,5 cal/g ºC

Toh = temperatura inicial del hielo

 

Qh = 50 gr 0,5 cal/g ºC (0 ºC – ( -5 ºC)) = 125 cal

 

Qha = calor absorbido por el hielo para convertirse en agua = mh Lf

Lf = calor latente de fusión = 80 cal/gr

 

Qha = 50 gr 80 cal/g = 4.000 cal

 

Qa = calor absorbido por el agua hasta su temperatura de final = mh cea (Tf - 0 ºC

cea = calor especifico del agua = 1 cal/g ºC

Tf = temperatura final del agua = 5 ºC

 

Qa = 50 gr 1 cal/g ºC (5 ºC – 0ºC) = 250 cal

 

Reemplazando

Q = 125 cal + 4.000 cal + 250 cal = 4.375 cal  4,18 J/cal = 18.287,5 J

 

 

Qc = ma cea (Tf –Toa)

 

Donde

Qc = calor cedido por el agua = - Q = - 4.375 cal

ma = masa del agua

Toa = temperatura inicial del agua = 92 ºC

 

Reemplazando y despejando ma

ma = Qc / (cea (Tf – Toa)) = - 4.375 cal / (1 cal /g ºC  (5 ºC - 92 ºC)) = 50,28 gr