Question

3. Una taza de aluminio, de 200 g de masa, contiene 800 g de agua en equilibrio térmico a 80.0°C. La combinación de taza y agua se enfría uniformemente de modo que la temperatura disminuye en 1.50°C por minuto. ¿En que proporción se retira la energía por calor? Exprese su respuesta en watts.

Answer 1

La taza de aluminio con agua disipa 88,1W de potencia calórica al enfriárse a razón de 1,5°C por minuto.

Explicación:

La cantidad de calor que el sistema pierde es la suma entre la cantidad de calor que pierde el agua y la cantidad de calor perdida por la taza, esto es:

$m_{Al}.C_{Al}.\Delta T+m_{H2O}.C_{H2O}.\Delta T$

Siendo los calores específicos del aluminio y del agua 880 y 4186 julios por kilogramo por grado celsius respectivamente. En cada minuto la cantidad de calor evacuada es:

$m_{Al}=0,2kg\\m_{H2O}=0,8kg\\\Delta T=1,5\°C\\C_{Al}=880\frac{J}{kg\°C}\\C_{H2O}=4186\frac{J}{kg\°C}\\\\Q=0,2kg.880\frac{J}{kg\°C}.1,5\°C+0,8kg.4186\frac{J}{kg\°C}.1,5\°C=5287J$

Esa es la disipación de calor por minuto, la disipación por segundo es:

$P=\frac{Q}{t}=\frac{5287J}{60s}=88,1W$