Biofísica UBA XXI 1 P Oct 22 T1 - 8. Termodinámica

En un recipiente adiabático que contiene 1300 ml de alcohol etílico a 20 °C, se agrega un bloque de hielo a -10 °C. Si la temperatura final del sistema es de 4,5 °C, determinar la masa de hielo agregada, sabiendo que el alcohol etílico se mantiene en estado líquido en todo el proceso.

Datos: Ce hielo = 0,5 cal/g°C; Ce agua = 1 cal/g°C; C fusión agua = 80 cal/g; Ce alcohol = 0,586 cal/g°C; densidad del alcohol = 0,789 g/cm³

 

 

Q =	Calor intercambiado
mal ceal (4,5 ºC - 20 ºC) +	El alcohol etílico cede calor
+ mh ceh (0 ºC - ( -10 ºC) +	El hielo absorbe calor hasta la temperatura de cambio de fase
+ mh Cf +	El hielo se funde
+ mh cea (4,5 ºC - 0ºC) =	El agua (resultante del hielo fundido) absorbe calor hasta la temperatura de equilibrio
= 0	Recipiente adiabático

 

mal = masa alcohol etílico = densidad * volumen  = 0,789 gr/cm³ 1300 ml = 1025,7 gr

ceal = calor especifico alcohol etílico = 0,586 cal/grºC

mh = masa de hielo

ceh = calor especifico del hielo = 0,5 cal/grºC

Cf = calor latente de fusión del hielo = 80 cal/gr

Cea = calor especifico del agua = 1 cal/grºC

 

Reemplazando y despejando mh

mh = - mal ceal (-15,5 ºC) / ( ce 10 ºC + Cf + cea  4,5 ºC) =

mh =  1025,7 gr  0,586 cal/grºC 15,5 ºC / ( 0,5 cal/grºC 10ºC +80 cal/gr + 1 cal/grºC 4,5 ºC) = 104,09 gr