Se mezcla en un recipiente hermético a 10g de vapor de agua con 20g de agua. Si la temperatura del vapor del agua es de 110°C y la temperatura del agua es de 20°C , ¿Cual es la temperatura final?
Respuestas
RESPUESTA:
Para resolver este ejercicio debemos aplicar la ecuación de transferencia de calor, tenemos:
Q = m·cp·ΔT
ANÁLISIS: Tenemos un sustancia en dos fases distinta, por ello debemos tomar en cuenta el calor latente y ademas que el calor especifico es distinto en cada fase. Para resolver el ejercicio asumiremos que el vapor se condenso completamente.
Entonces el calor absorbido por el agua es el cedido por el vapor, por tanto:
Qv = Qa
Buscamos los calores por separado.
Qa = 0.02 kg · 4186 J/kg·K · (Tf-20)
Qv = 0.01 kg[ 461.5 J/kgK ·(100-110) + 2260 J/kg + 4186 J/kgK ·(Tf-100)]
Igualamos y tenemos:
83.72·(Tf-20) = -46.1 J + 22.6 J + 41.86·(Tf-100)
Tf = -60ºC
Podemos observar que la temperatura es incongruente, por tanto esto significa que el vapor de agua se condenso parcialmente, por tanto la temperatura final fue de 100ºC, justo la temperatura de cambio de fase.