Calcular la cantidad de calor que se necesita para que 2kg de hielo a -10°C se conviertan en vapor de agua a 120°C
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Respuestas
Respuesta:
El calor que se necesita es 1326000 cal.
Explicación:
Debes suministrarle calor para aumentar la temperatura y lograr que el agua cambie de fase desde el estado sólido pasando por el estado líquido y culminando en el estado gaseoso.
Para lograr que el agua cambie de temperatura en un mismo estado de agregación usas el calor transferido
El calor transferido Q = Ce×m×ΔT
Donde:
Ce: calor específico
m: masa
ΔT: variación de temperatura
Recordar que:
Ce(hielo) = 0,5 cal/g°C
Ce(agua líquida) = 1 cal/g°C
Ce(vapor de agua) = 0,5 cal/g°C
Para lograr que el agua cambie de fase se emplea un calor denominado de transformación.
El calor de transformación Qt = mt×L
Donde:
mt: masa que se va a transformar
L: calor latente
Recordar que (para el caso del agua):
L(fusión) = L(solidificación) = 80 cal/g
L(vaporización) = L(condensación) = 540 cal/g
Sabiendo ahora esto, reemplazas los datos (cuidado con las unidades, los 2Kg los debes convertir a gramos porque el calor específico tiene unidades de caloría por gramo grado celsius).
Finalmente, hallas cada calor correspondiente y los sumas, obteniendo la respuesta.
Nota:
el calor latente L tiene el mismo valor tanto si el el cambio de estado es en un sentido como en el otro, es decir cuando quieras pasar del estado sólido al líquido (fusión) o del estado líquido al sólido (solidificación).
Si la respuesta la querías en Joules y no en calorías recuerda que:
1 cal = 4,184 J. Por tanto la respuesta sería 5547984 J
El calor requerido para llevar el hielo de -10°C a vapor de agua a 120°C es 1470.2 kcal.
El hielo absorbe un calor Q1 para llegar a 0°C, luego otro Q2 para fundirse, un Q3 para alcanzar los 100°C, un Q4 para evaporarse y finalmente un Q5 para alcanzar los 120°C.
¿Cómo se calcula la cantidad de calor para pasar de hielo a vapor de agua?
Cuando no hay cambio de estado se usa la ecuación
Q = C*m * (Tf-To).
Cuando hay cambio de estado a temperatura constante:
Q = L*m
Te explicamos los pasos.
- Paso 1: Calor para llevar el hielo a 0°C:
Datos:
m = 2 kg
Chielo = 0.55 kcal/(kg°C)
To = -10°C
Tf = 0
Sustituyendo:
Q1 = 2 *0.55 * (0-(-10))
Q1 = 11 kcal
- Paso 2: calor para fundir el hielo:
Datos:
m = 2 kg
L_fusión = 80 kcal/kg
Sustituyendo:
Q2 = 2 * 80
Q2 = 160 kcal
- Paso 3: calor para llevar el agua a 100°C:
Datos:
m = 2 kg
Cagua = 1 kcal/(kg°C)
To =0°C
To= 100
Sustituyendo:
Q3 = 2 *1 * (100-0)
Q3 =200 kcal
- Paso 4: Calor para evaporar el agua:
Datos:
m = 2 kg
L_vap = 540 kcal/kg
Sustituyendo:
Q4 = 2*540
Q4 = 1080 kcal
- Paso 5: calor para llevar el vapor a 120°C:
Datos:
m = 2 kg
Cvap = 0.48 kcal/(kg°C)
To =100°C
Tf= 120°C
Sustituyendo:
Q5 = 2*0.48*(120-100)
Q5 = 19.2 kcal
El calor total es:
Q = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5
Q = 11+160+200+1080+19.2
Q = 1470.2 kcal
Más sobre la función de la calorimetría:
https://brainly.lat/tarea/13485660
