En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se mezclan 6kg de hielo a – 40°C con 3 kg de vapor a 120°C, determinar la temperatura de equilibrio.
Respuestas
Hola..!
La pregunta es:
En un recipiente de capacidad calorífica despreciable se mezclan 6kg de hielo a – 40°C con 3 kg de vapor a 120°C, determinar la temperatura de equilibrio.
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Se procede a realizar la solución:
El calor ganado por el hielo es igual al calor perdido por el vapor, por lo que la transferencia de calor total es igual a 0.
Calor perdido por el vapor cuando se enfría a 100 ° C:
q = mCΔT
q = (3 kg) (2.00 kJ / kg / K) (100 ° C - 120 ° C)
q = -120 kJ
El calor total hasta ahora es negativo.
Calor perdido por el vapor cuando se condensa:
q = -mL
q = - (3 kg) (2256 kJ / kg)
q = -6768 kJ
Calor absorbido por el hielo cuando se calienta a 0 ° C:
q = mCΔT
q = (6 kg) (2.11 kJ / kg / K) (0 ° C - (-40 ° C))
q = 506.4 kJ
Calor absorbido por el hielo a medida que se derrite:
q = mL
q = (6 kg) (335 kJ / kg)
q = 2010 kJ
Calor absorbido por el agua a medida que se calienta a 100 ° C:
q = mCΔT
q = (6 kg) (4.18 kJ / kg / K) (100 ° C - 0 ° C)
q = 2508 kJ
El calor total absorbido por el hielo calentándolo a 100 ° C es 5024.4 kJ.
Si el vapor está completamente condensado, pierde un total de -6888 kJ.
Conclusión:
Por lo tanto, el vapor no se condensa por completo. La temperatura de equilibrio es, por lo tanto, de 100 ° C.
Saludos