Una cacerola con agua se coloca en el sol hasta que alcanza una temperatura de equilibrio de 30 °C. la cacerola está hecha de 100 g aluminio y contiene 180 g de agua. Para enfriar el sistema, se agregan 100 g de hielo a 0 °C. Determine la temperatura final, si T = 0 °C, determine cuanto hielo queda. Repita esto para el caso en que utilizan 50 g de hielo.
Respuestas
La cantidad de hielo que queda es : 24.4 g Hielo
La temperatura final si se utilizan 50 g de hielo es : Tf = 8.13 ºC
La cantidad de hielo que queda y la temperatura final si se utilizan 50 g de hielo se calculan mediante el planteamiento del equilibrio térmico, como se muestra a continuación :
Q( hielo)absorbido = Q ( Al + agua ) cedido
mh *Lfh = mAl * CeAl * (Tf-To) + magau * Ceagua * ( Tf -To )
mh*80 cal/g =100g*0.215 cal/gºC*( 30ºC -0ºC )+180g*1 cal/gºC*(30ºC-0ºC)
mh * 80 = 6045
mh = 6045/80
mh = 75.56 g pero es la masa de hielo que se funde
Entonces : 100 g -75.56 g = 24.4 g Hielo que queda
Para 50 g Hielo :
Q( hielo)absorbido = Q ( Al + agua ) cedido
50* 80 + 50 *1*( Tf -0 ) = 100 *0.215* ( 30- Tf ) +180*1* ( 30 -Tf)
de donde : Tf = 8.13 ºC