En un recipiente de masa despreciable, se agrega 0.140 kg de hielo a -15.0°C a 0.190 kg de agua a 35.0°C. a) Si no se pierde calor al entorno, ¿qué temperatura final alcanza el sistema? b) A la temperatura final, ¿cuántos kilogramos hay de hielo y cuántos de agua líquida?
Respuestas
Una vez alcanzado el equilibrio térmico, quedan en el recipiente 0,33kg de agua líquida a 16,9°C
Explicación:
Si solo se tiene en cuenta la transferencia entre el agua y el hielo, tenemos 3 cantidades de calor, una para calentar el hielo a 0°C, otra para derretir el hielo y otra para calentar el agua hasta la temperatura final una vez se derritió todo el hielo.
a) Vamos a plantear primero cuanto calor se necesita para llevar el hielo a 0°C:
Esta cantidad de calor será la cedida por el agua para que el hielo llegue a 0°C, luego sigue la cantidad de calor para derretir el hielo y para seguir elevando la temperatura partiendo de 0°C, la ecuación calorimétrica queda:
De aquí despejamos la temperatura final:
b) Este resultado nos dice que el sistema alcanza una temperatura final de 16,9\°C y que todo el hielo se ha derretido, por lo que quedan 0,33kg de agua líquida.