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Ejercicios resueltos de cambio de estado

Termodinámica: Solución del ejercicio n° 2 de cambio de estado, calor latente de vaporización y de fusión. TP-04

Problema n° 2 de cambio de estado. TP-04

Problema 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

ti =  18 °C

ce = 1,0 kcal/kg.°C (calor sensible)

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

PE = 100 °C

Fórmulas:

QS = ce.m.(tf – ti) (1)

QL = cL.m (2)

QT = QS + QL (3)

Solución

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

QS = ce.m.(PE – ti)

QS = (1 kcal/kg.°C).1 kg.(100 °C - 18 °C)

QS = 1 (kcal/°C).82 °C

QS = 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):

QL = cL.m

QL = (540 kcal/kg).1 kg

QL = 540 kcal

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

Finalmente sumamos ambas cantidades de calor (3):

QT = QS + QL (3)

QT = 82 kcal + 540 kcal

QT = 622 kcal

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