Question

qué cantidad de calor se debe entregar a 4 g. de hielo a -10°C para convertirlo en vapor de agua a 100°C​

Answer 1

Para convertir 4 gramos de hielo a -10°C en vapor de agua a 100°C, se necesita un total de 12132J de energía térmica.

Explicación:

Para convertir 4 gramos de hielo a -10°C en vapor de agua a 100°C se debe aplicar una cantidad de calor equivalente a la suma entre:

• El calor necesario para calentar el hielo hasta 0°C
• El calor para derretir el hielo.
• El calor para calentar el agua hasta 100°C
• El calor para hervir el agua.

El calor para calentar el hielo es función de la masa, el cambio de temperatura y el calor específico del hielo:

$Q_1=m.C_{hielo}.\Delta T\\\\m=0,004kg\\C_{hielo}=2090\frac{J}{kg\°C}\\\Delta T=10\°C\\\\Q_1=0,004.2090.10=83,6J$

El calor para derretir el hielo es función de la masa y el calor latente de fusión del hielo:

$m=0,004kg\\L_f=3,34x10^{5}\frac{J}{kg}\\\\Q_2=L_f.m=0,004kg.3,34x10^{5}J/kg=1336J$

El calor para calentar el agua a 100°C es función de la masa, el cambio de temperatura y el calor específico del agua:

$m=0,004kg\\C_{agua}=4180\frac{J}{kg\°C}\\\Delta T=100\°C\\\\Q_3=m.C_{agua}.\Delta T=0,004kg.4180\frac{J}{kg\°C}.100\°C=1672J$

Y por último el calor para hervir el agua convirtiéndola en vapor es función de la masa y el calor latente de vaporización:

$m=0,004kg\\L_v=2,26x10^{6}\frac{J}{kg}\\\\Q_4=mL_v=0,004kg.2,26x10^{6}\frac{J}{kg}=9040J$

Y el calor total necesario es:

$Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=83,6J+1336J+1672J+9040J\\\\Q=12132J$

Answer 2

Se tiene una determinada masa de hielo  y se calcula el calor que se debe entregar al hielo para convertirlo en vapor de agua. El resultado obtenido es 2.160 calorías.

Cálculo del calor para llevar el hielo desde -10 °C a  0 °C

Usamos la ecuación:   Qs = Ce × m × (t₂ - t₁ )  

Ce = Calor especifico del hielo = 0,5 cal /g °C

Qs = 0,5 cal /g °C × 20 g × ( 0 °C - ( - 10 °C) )

Qs = 100 cal

Cálculo del calor para fundir el hielo

Usamos la ecuación:   Ql = Cl × m

Cl = Calor latente de fusión del hielo = 80 cal /g

Ql = 80 cal /g  × 4 g  

Ql  = 320 cal

Cálculo del calor para llevar el agua desde 0 °C a  100 °C

Usamos la ecuación:   Q = Ce × m × (t₂ - t₁ )  

Ce = Calor especifico del agua = 1 cal /g °C

Q = 1 cal /g °C × 4 g × ( 100 °C - 0 °C )

Q = 400 cal

Cálculo del calor para llevar el agua a vapor

Usamos la ecuación:   Qv = Cv × m

Cv = Calor latente de vaporización del agua = 540 cal /g

Ql = 540 cal /g  × 4 g  

Ql  = 2160 cal

El calor total entregado es:

Q = 100 + 320 + 400 + 2160 = 2.980 cal

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