Biofísica 2 P CISALE Jul 24 T1 – 3 Termodinámica

En un calorímetro perfectamente adiabático coexisten en equilibrio térmico a 36 °C y 1 atm de presión 1 litro de agua y una determinada masa de hierro. Si al colocar dentro de dicho calorímetro 300 gr de hielo a – 20 °C, se alcanza una temperatura de 10 °C al llegar al equilibrio térmico, calcule la masa de hierro (en gramos) contenida.

Datos: densidad el agua = 1 gr/ml; Ce hielo = 0,5 cal/gr.°C; Ce agua = 1 cal/gr.°C; Ce hierro = 0,113 cal/gr.°C; Cfusión agua = 80 cal/gr

 

 

Q =	Calor intercambiado
.ma cea (10° C – 36 °C) +	El agua cede calor ( se enfría) hasta la temperatura de equilibrio
+ mm cem (10° C – 36°C) +	El hierro cede calor ( se enfría) hasta la temperatura de equilibrio
+ mh ceh (0°C – (-20°C)) +	El hielo absorbe calor hasta la temperatura de cambio de fase
+ mh Cf +	El hielo absorbe calor y se fusiona
+ mh cea (10 °C – 0°C) =	El hielo (convertido en agua) absorbe calor hasta la temperatura de equilibrio
= 0	Recipiente adiabático

 

  Donde

ma = masa de agua = V  δ

V = volumen de agua = 1 ltr = 1000 ml

δ = densidad del agua = 1 gr/ml

ca = calor especifico del agua = 1 cal/gr.°C

mm = masa de hierro

cem = calor especifico del hierro = 0,113 cal/gr.°C

mh = masa de hielo = 300 gr

ceh = calor especifico del hielo = 0,5 cal/gr.°C

Cf = calor latente de fusión = 80 cal/gr

 

Reemplazando y despejando mm

mm = (V δm cea (- 26°C) + mh ceh 20 °C + mh Cf + mh cea 10°C) / (cem 26°C) =

mm = (1000 ml 1 gr/ml 1 cal/gr °C (- 26°C) + 300 gr (0,5 cal/ gr.°C 20 °C + 80 cal/gr + 1 cal/gr.°C 10°C)) / (0,113 cal / gr.°C 26°C) = 1361 gr