Biofísica UBA XXI Final Feb 22 23. Termodinámica

133 g de hielo que se encuentran a una temperatura de -12 °C se ponen en contacto con cierta cantidad de alcohol etílico a 44 °C. Se observa que una vez que se llega al equilibrio térmico el alcohol varía su temperatura en -35 K. Determinar la masa de alcohol.

Datos: temperatura de fusión del alcohol -114 °C; temperatura de ebullición del alcohol = 78 °C; Cealcohol = 0,58 cal/g°C; Cfusión alcohol = 25 cal/g; Cehielo = 0,5 cal/g°C; Ceagua = 1 cal/g°C; Cfusión agua = 80 cal/g

 

	a) 206,38 g		b) 98,27 g
X	c) 622,41 g		d) 91,53 g
	e) 453,54 g		f) 311,53 g

 

T equilibrio = T inicial del alcohol – ΔT del alcohol = 44 ºC – 35 ºC = 9 ºC

 

Q = mh ceh (0 ºC – Th) + mh Cfh + mh cel (Te – 0ºC) + ma cea (Te – Ta)

 

Donde

Q = calor  = 0

mh = masa del hielo = 133 g

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

Th = temperatura inicial del hielo = - 12 ºC

Chf = calor latente del fusión del hielo = 80 cal/g

cel = calor especifico del agua liquida = 1 cal/g.ºC

Te = temperatura de equilibrio = 9 ºC

ma = masa de alcohol

cea = calor especifico del alcohol = 0,58 cal/g.ºC

Ta = temperatura inicial del alcohol = 44 ºC

 

Reemplazando y despejando ma

ma =  - (mh ceh (0 ºC – Th) + mh Cfh + mh cel (Te – 0ºC)) / (cea (Te – Ta))

ma =  - 133 g (0,5 cal/g.ºC 12 ºC + 80 cal/g + 1 cal/g.ºC 9 ºC) / (0,58 cal/g.ºC (- 35 ºC)) = 622,41 g