Problema n° 2 de cambio de estado - TP04

Enunciado del ejercicio n° 2

¿Qué cantidad de calor absorberá un litro de agua que está a 18 °C y a presión normal para vaporizarse totalmente?

Desarrollo

Datos:

V = 1 l ≡ m = 1,0 kg

t_i = 18 °C

c_e = 1,0 kcal/kg·°C (calor sensible)

c_L = 540 kcal/kg (calor latente de vaporización)

P_E = 100 °C

Fórmulas:

Q_S = m·c_e·(t_f - t_i) (1)

Q_L = m·c_L (2)

Q_T = Q_S + Q_L (3)

Solución

Utilizamos la fórmula de calor (1) para calcular el calor que requiere para alcanzar el punto de ebullición, es decir tomamos como t_f = P_E:

Q_S = m·c_e·(P_E - t_i)

Q_S = 1 kcal/kg·°C·1 kg·(100 °C - 18 °C)

Q_S = 1 kcal/°C·82 °C

Q_S = 82 kcal

Ya calculamos la cantidad de calor que absorberá para alcanzar la temperatura de evullición. Como el enunciado pide la cantidad de calor necesaria para vaporizarse completamente debemos calcular el calor durante la evaporación, para ello utilizamos la ecuación (2):

Q_L = m·c_L

Q_L = 540 kcal/kg·1 kg

Q_L = 540 kcal

Recordemos que durante el proceso de vaporización (cambio de estado) la temperatura permanece constante.

Finalmente sumamos ambas cantidades de calor (3):

Q_T = Q_S + Q_L (3)

Q_T = 82 kcal + 540 kcal

Resultado, la cantidad de calor absorbida por el agua es:

Q_T = 622 kcal

Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina

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Ejemplo, cómo calcular el calor absorbido o cedido en el cambio de estado