Una pieza de plata de 1.3 kg es calentada a 650℃ y luego colocada en un recipiente de aluminio de 4.5 kg que contiene 6.2 kg de agua que está inicialmente a 20℃. El calor específico de la plata es de 236 J/kg∙K, el del aluminio 900 J/kg∙K, y el del agua 3.9 kJ/kg∙K.
A) ¿Cuál es la temperatura cuando se alcanza el equilibrio térmico?
B) ¿Cuánto calor perdió la plata?
C) ¿Cuánto calor ganó el aluminio?
D) ¿Cuánto calor ganó el agua?
Respuestas
La températura de equilibrio del sistema es
300K = 27°C
El calor de cada uno de los materiales es
Plata ⇒ Qplata = -191.1364 kJ
Aluminio ⇒ Qaluminio = 28.35 kJ
Agua ⇒ Qagua = 169.26 kJ
Explicación:
Par determinar la temperatura de equilibrio se deben igualar el calor cedido y el calor absorbido
Qabs = -Qced
Datos de materiales
- CpPlata = 236 J/kgK
- CpAluminio = 900 J/kgK
- CpAgua = 3900 J/kgK
Q = mCp(Tf -To)
4.5kg*900J/kgK(Tf - 293K) + 6.2kg*3900J/kgK(Tf - 293K) = -1.3kg*236J/kgK(Tf - 923K)
Tf ( 4.5*900 + 6.2*3900 + 1.3*236) = (4.5*900*293)+(6.2*3900*293)-(-1.3*236*923)
Tf = [(4.5*900*293)+(6.2*3900*293)+(1.3*236*923)/( 4.5*900 + 6.2*3900 + 1.3*236)]
Tf = 299.8K = 300K = 27°C Temperatura de quilibrio
Qplata = 1.3kg*236J/kgK (300K - 923K)
Qplata = -191.1364 kJ
Qaluminio = 4.5kg*900J/kgK (300K - 293K)
Qaluminio = 28.35 kJ
Qagua = 6.2kg*3900J/kgK (300K - 293K)
Qagua = 169.26 kJ