Question

una bala de plomo de 3g a 30°C se dispara con una rapidez de 240m/s en un gran bloque de hielo a 0°C, en donde queda incrustada. ¿Qué cantidad de hielo se derrite?

Answer 1

- El calor cedido por la bala de plomo al hielo (Qc) al hielo, esta dado por:

Qc = mPB x CePb x (Ti - Tf)

La temperatura inicial de la bala de plomo es 30°C , suponiendo que la bala se enfría hasta llegar a la temperatura final (Tf) igual a la del hielo, 0°C, se tiene: (Ce Pb= 0.31 cal/g°C)

Qc = 3 g x 0.31 cal/g.°C x (30°C - 0 °C)

→ Qc = 27.9 cal

- Cuando el hielo se derrite ademas de absorber el calor cedido por la bala de plomo, también se tiene el calor de fusión del agua (Qf = 77. 9 Cal/g), para pasar del estado sólido a estado líquido sin cambiar de temperatura.

Qc = Qa + Qf

Qc  = mH₂O x Ce H₂O x (Ti - Tf) + Qf

27.9 cal = mH₂O x 1 cal/g °C x (0°C - 30°C)  + 77.9 Cal /g

27.9  = - 30 mH₂O  + 77.9

m H₂O = (27.9  - 77.9 )/- 30

m H₂O = 1.67 g

Answer 2

Respuesta:

0,294[g]

Explicación:

Por ley de conservación de la energía se debe tener en cuenta la energia cinética de la bala:

Ek = 1/2*mb*v^2

Donde:

mb = masa de la bala en kg

mb = 0,003 kg

v = velocidad de la bala

Entonces:

Ek = 1/2*0.003[kg]*(240[m/s])^2

Ek = 86,4[J]

Ahora se le suma la capacidad calorífica proporcionada por la bala, ya que está se encuentra a 30°C, tenemos:

Qb = mb*cb*(°Tf-°Ti)

Dónde:

mb = masa de la bala en kg

cb = calor específico del plomo

cb = 128 J/kg*°C

°Ti = temperatura inicial = 30°C

°Tf = temperatura final = 0°C

Entonces:

Qb = 0,003[kg]*128[J/kg*°C]*30°C

Qb = 11,52 J

La suma de estás energías es la que transformará el hielo en agua, quedando:

Ek + Qb = Qt

Dónde

Qt = ma*Lf ; (Q de transformación)

Siendo:

ma = masa del agua

Lf = calor latente de fusión, para el agua = 3,33*10^5 J/kg

Lo que nos da:

86,4[J]+11,52[J] = ma*3,33*10^5[J/kg]

Despejamos la masa del agua, que es la que queremos hallar:

ma = 97,92[J] / 3,33*10^5[J/kg]

ma = 0,294*10^-3 [kg]

ma = 0,294[g]