En un recipiente de 30 L de agua a 20°c se agrega agua con una temperatura de 85°c deun grifo con un caudal de 20L/min. Calcula la masa de agua que se necesita para llevar la temperatura del agua del recipiente a 40°c y el tiempo en segundos que se requiere abrir la llave
Respuestas
Respuesta:
Explicación:
Se trata de mezclar dos masas a distinta temperatura, con lo que se alcanza el equilibrio térmico enfriándose la masa caliente y calentándose la masa fría hasta que la mezcla adquiere una temperatura uniforme.
Como la densidad del agua es 1 kg/L, la masa de agua inicial serán 20 kg, y la masa añadida, m kg.
La condición de equilibrio es
Q(ganado por el cuerpo frío) = -Q(perdido por el cuerpo caliente)
30 · c · (40 - 20) = -m · c · (40 - 85)
Como se trata de agua en los dos miembros, c es el mismo, así que
30 · 20 = m · 45
m = 600 / 45 = 13,33 kg de agua a 85 ºC hay que añadirle al agua fría.
Como el caudal del grifo es 20 L/min, se entiende que en 1 min verterá 20 kg de agua, por tanto, los 13,33 kg los verterá en
tiempo = 13,33 kg / 20 kg/min = 0,67 min
0,67 min · 60 s/min = 40 s aprox.