En una bandeja de una pescaderia se deja derretir una determinada cantidad de hielo. Al acabar de fundirse, el agua líquida obtenida ocupa 4.0 ml menos que el volumen inicial de hielo. Encuentra el calor intercambiado por el hielo si su densidad es de 0.9 g.cm-3 y su calor de fusión es 334 kj.kg-1
Respuestas
Datos.
Vh = Volumen ocupado por el hielo en ml
Va = Volumen ocupado por el agua en ml = Vh - 4
Qa = Calor absorbido por el hielo
Qc = Calor cedido al ambiente.
dh = Densidad del hielo = 0.9 g/cm³
Qf = Calor de fusión = 334 kj/kg
Solución:
- Sabemos por la primera ley de termodinámica que el calor cedido es igual al calor absorbido.
Qc = Qa
- En el caso planteado el hielo se derrite ya que absorbe calor del ambiente y ocurre un cambio de estado de su fase sólida a su fase líquida que esta dado, por el calor de fusión. Así, el calor absorbido por el hielo para derretirse es igual a la masa del hielo (mh) por el calor de fusión (Qf)
Qa = mh x Qf
- Sabemos que el volumen que ocupa el agua es 4 ml menos que el volumen inicial del hielo, es decir:
Va = Vhi - 4 ml
- Después de derretido el volumen de hielo es igual al volumen de agua (Va), por tanto la diferencia de volumen entre el hielo y el agua es 4 ml
Vhi - Va = 4ml
Que representa una masa de:
mh = 4 ml x (1 cm³/1 ml) x 0.9 g/cm³ = 3.6 g
Qa = 3.6 g x (1 kg/1000 g) x 334kj/kg = 1.202 kj
-Es decir, que el calor intercambiado por el hielo es igual a 1.202 kj