Un calorímetro de cobre de 0.100 kg contiene 0.20 kg de agua y 0.02 kg de hielo en equilibrio térmico a presión atmosférica. De repente se suelta en el recipiente 1.0 kg de plomo a 250°C. Determina la temperatura final.
Respuestas
La temperatura final de equilibrio del sistema es de:
T = 24.26ºC
Explicación:
Datos del problema:
- Ce (cobre) = 390 J/Kg.K
- m = 0.100 Kg
- Ce (agua) = 4190 J/Kg.K
- m = 0.2 Kg
- Ce (plomo) = 130 J/Kg.K
- m = 1 Kg
- Masa del hielo = 0.020 Kg
- T (plomo) = 255ºC
- Calor latente de fusión del agua = 334 x 10³ J/Kg
To = 0° (Mezcla Hielo y Agua)
Calculamos los calores sensibles
Q(cobre) = mCeΔT
= (0.100 Kg)(390 J/Kg.K)(T-0.0ºC)
Q(cobre) = 39.0 T J/Kg.
Q(agua) = mCeΔT
= (0.2 Kg)(4190 J/Kg.K)(T-0.0ºC)
Q(agua)= 838 T J/Kg.
Calor latente por que cambia de solido a liquido
Q(hielo) = mCeΔT + mL
= (0.02 Kg)(4190 J/Kg.K)(T-0.0ªC) + (0.02 Kg)(334 x 10³J/Kg)
Q(hielo) = 83.8 T J/Kg. + 6680 Kg
Calor sensible del plomo
Q(plomo) = mCeΔT
= (1 Kg)(130 J/Kg.K)(T-255ºC)
Q(plomo) = 130 T J/Kg. - 33150J
∑Q = 0 → Q(cobre) + Q(agua) + Q(hielo) + Q(plomo) = 0
39.0 T J/Kg. + 838 T J/Kg + 83.8 T J/Kg + 6680 J + 130 T J/Kg - 33150J = 0
T = 24.26ºC