Problema n° 1 de calorimetría, cantidad de calor absorbida - TP08
Enunciado del ejercicio n° 1
Determinar la cantidad de calor que absorbe una masa de hielo de 250 g que está a -15 °C para pasar a 30 °C.
Desarrollo
Datos:
m = 250 g = 0,25 kg
tᵢ = -15 °C
tf = 30 °C
cₑₕ = 0,5 kcal/kg·°C (calor sensible del hielo)
cₑₗ = 1 kcal/kg·°C (calor sensible del agua líquida)
cL = 79,7 kcal/kg (calor latente de fusión)
PF = 0 °C
Fórmulas:
QS = m·cₑ·(tf - tᵢ) (1)
QL = m·cL (2)
QT = QS + QL (3)
Solución
Utilizamos la fórmula de calor (1) para calcular el calor que requiere para alcanzar el punto de fusión, es decir tomamos como tf = PF:
QSh = m·cₑ·(PF - tᵢ)
QSh = 0,5 kcal/kg·°C·0,25 kg·[0 °C - (-15 °C)]
QSh = 0,125 kcal/°C·15 °C
QSh = 1,875 kcal
Con esto conocemos la cantidad de calor absorbida para alcanzar el punto de fusión.
A continuación, mediante la ecuación (2), calculamos el calor necesario para que el hielo se funda completamente:
QL = m·cL
QL = 79,7 kcal/kg·0,25 kg
QL = 19,925 kcal
Recordemos que durante el proceso de fusión (cambio de estado) la temperatura permanece constante.
Ahora calculamos el calor necesario para que el agua (ya no es el hielo) alcance los 30 °C, empleamos la ecuación (1):
QSl = m·cₑ·(tf - PF)
QSl = 1 kcal/kg·°C·0,25 kg·(30 °C - 0 °C)
QSl = 0,25 kcal/°C·30 °C
QSl = 7,5 kcal
Finalmente calculamos el calor total absorbido en todo el proceso utilizando la fórmula (3):
QT = QSh + QL + QSl
QT = 1,875 kcal + 19,925 kcal + 7,5 kcal
Resultado, la cantidad de calor que absorbe la masa de hielo es:
QT = 29,3 kcal
Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina
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Ejemplo, cómo calcular la cantidad de calor absorbida