Biofísica UBA XXI Final Feb 22 31. Termodinámica

Determinar la masa de hielo que se encuentra inicialmente a -48 °C en un recipiente adiabático, al que se agregan 518 g de plomo en estado líquido a una temperatura de 327 °C. Una vez llegado al equilibrio térmico se observa que la temperatura final es de 0°C y que el 25% de la masa de hielo se fundió.

Datos: temperatura de fusión del plomo: 327 °C; CePb sólido = 0,03 cal/g°C; Csolidificación Pb = -5,5 cal/g; Cehielo = 0,5 cal/g°C; Ceagua = 1 cal/g°C; Cevapor de agua = 0,45 cal/g°C; Cfusión agua = 80 cal/g; Cvaporización agua = 540 cal/g

 

x	a) 180,24 g		b) 115,48 g
	c) 330,44 g		d) 50,76 g
	e) 207,23 g		f) 40,08 g

 

Q = mh ceh (0º C – Th) + mh 25% Cfh + mp Cfp + mp cep (0ºC – Tp)

 

Donde

Q = calor intercambiado con el ambiente = 0

mh = masa de hielo

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

Th = temperatura inicial del hielo = - 48ºC

Cfh = calor de fusión del hielo = 80 cal/gr

mp = masa de plomo = 518 g

cep = calor especifico del plomo = 0,03 cal/gr ºC

Tp = temperatura del plomo = 327 ºC

Csp = calor de solidificación del plomo = - 5,5 cal/g

 

Reemplazando y despejando mh

mh  = - mp (Cfp + cep (– Tp)) / (ceh (– Th) + 25% Cfh) =

mh  = - 518 g ( -5,5 cal/g  + 0,03 cal/gr C (- 327 ºC)) / (0,5 cal/ºC g (- (- 48ºC)) + 25% 80 cal/gr) = 180,24 gr