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Solución del ejercicio n° 4 de cambio de estado, calor latente de vaporización y de fusión. Problema resuelto.Ejemplo, cómo calcular el calor absorbido o cedido en el cambio de estado
Problema n° 4 de cambio de estado
Problema n° 4
Se desea fundir 200 g de cinc que está a 22 °C y se entregan 25 kcal. ¿Se fundirá totalmente? ¿qué masa de cinc faltará fundir?
Desarrollo
Datos:
m = 200 g = 0,200 kg
ti = 22 °C
QT = 25 kcal
ce = 0,093 kcal/kg·°C (calor sensible)
cL = 24 kcal/kg (calor latente de fusión)
PF = 419,43 °C
Fórmulas:
QS = ce·m·(tf - ti) (1)
QL = cL·m (2)
QT = QS + QL (3)
Solución
Primero hallaremos las calorías necesarias para alcanzar el punto de fusión, usaremos la ecuación (1):
QS = ce·m·(tf - ti)
QS = (0,093 kcal/kg·°C)·0,200 kg·(419,43 °C - 22 °C)
QS = 0,0186 (kcal/°C)·397,43 °C
QS = 7,392 kcal
Para alcanzar su punto de fusión absorbe 7,392 kcal, las calorías que quedan disponibles para la fusión son:
QT = QS + QL
QL = QT - QS
QL = 25 kcal - 7,392 kcal
QL = 17,608 kcal
Ahora, despejando la masa de la ecuación (2), calculamos la masa que se fundirá:
QL = cL·m
m = QL/cL
m = (17,608 kcal)/(24 kcal/kg)
Resultado, la cantidad de cinc que se puede fundir es:
m = 0,734 kg = 734 g
Esto indica que las calorías entregadas exceden la cantidad necesaria para fundir completamente los 200 g de cinc. El cinc se funde completamente.
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Autor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
San Martín. Buenos Aires. Argentina.
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