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

Problema n° 4 de cambio de estado

Enunciado del ejercicio 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?

m = 200 g = 0,200 kg

t_i = 22 °C

Q_T = 25 kcal

c_e = 0,093 kcal/kg·°C (calor sensible)

c_L = 24 kcal/kg (calor latente de fusión)

P_F = 419,43 °C

Q_S = c_e·m·(t_f - t_i) (1)

Q_L = c_L·m (2)

Q_T = Q_S + Q_L (3)

Primero hallaremos las calorías necesarias para alcanzar el punto de fusión, usaremos la ecuación (1):

Q_S = c_e·m·(t_f - t_i)

Q_S = (0,093 kcal/kg·°C)·0,200 kg·(419,43 °C - 22 °C)

Q_S = 0,0186 (kcal/°C)·397,43 °C

Q_S = 7,392 kcal

Para alcanzar su punto de fusión absorbe 7,392 kcal, las calorías que quedan disponibles para la fusión son:

Q_T = Q_S + Q_L

Q_L = Q_T - Q_S

Q_L = 25 kcal - 7,392 kcal

Q_L = 17,608 kcal

Ahora, despejando la masa de la ecuación (2), calculamos la masa que se fundirá:

Q_L = c_L·m

m = Q_L/c_L

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.

Autor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)

San Martín. Buenos Aires. Argentina.