Cátedra Cisale - Guía 4.8.1. Calorimetría

1. Una olla de cobre cuya masa es de 0,5 kg contiene 0,17 kg de agua, y ambas están a una temperatura de 20°C. Una barra de hierro de 0,25 kg a una temperatura de 85°C se introduce en la olla. Encuentre la temperatura final del sistema, suponiendo que no hay pérdida de calor a los alrededores.

Datos de calores específicos de cobre, hierro y agua respectivamente: Cecobre = 390 J/(kg. K) Cehierro = 470 J/(kg. K) Ceagua = 4,19x10³ J/(kg. K)

Q = mc Cec (Tf – Tic) + ma Cea ( Tf – Tia) + mh Ceh (Tf – Tih)

 

Donde

Q = calor intercambiado = 0 ( … suponiendo que no hay pérdida de calor a los alrededores ..)

 

mc = masa de cobre = 0,5 kg

Cec = calor especifico del cobre = 390 J / kg °C

Tf   = temperatura final

Tic = temperatura inicial del cobre =  20 °C

 

ma = masa de agua = 0,17 kg

Cea = calor especifico del agua = 4,19 x 10³ J/ kg  ºC = 4.190 J/kg ºC

Tia = temperatura inicial del agua = 20ºC

 

mh = masa de hierro = 0,25 kg

Ceh = calor especifico del hierro =  470 J / kg°C

Tih = temperatura inicial del hierro = 85 ºC

 

Reemplazando y despejando Tf

Tf = (mc Cec Tic + ma Cea Tia + mh Ceh Tih) / (mc Cec + ma Cea + mh Ceh) =

Tf = (0,5 kg 390 J/kg°C 20ºC + 0,17 kg 4.190 J/kgºC 20ºC + 0,25 kg 470 J/kg°C 85ºC) / (0,5 kg 390 J/kg°C + 0,17 kg 4.190 J/kgºC + 0,25 kg 470 J/kg°C)  = 27,45 ºC