¿Qué masa de vapor, inicialmente a 130°C, se necesita para calentar 200 g de agua en un contenedor de vidrio de 100 g, de 20.0°C a 50.0°C?
Respuestas
Respuesta:
Se necesitaría 10,9g de vapor
Explicación:
La ecuación de capacidad calorífica específica:
ΔEterm = mcΔT
Donde:
ΔEterm: Cambio de energía interna debido
al cambio de temperatura.
m: masa (kg)
c: calor específico (J/kg.°C)
ΔT: diferencia de temperatura (°C)
La ecuación de calor latente viene dada por:
Q = mL
Donde:
L: Calor latente (J/kg)
Para enfriar el vapor:
(Calor específico del vapor, c: 2010J/kg°C)
Q1 = mcΔT
Q1 = m(2010J/kg°C)(100-130)°C = 60300m J
Calor para condensar el vapor liberado:
(Calor latente de ebullición del agua: 2,26.10⁶J/kg)
Q2 = mL
Q2 = m(2,26.10⁶J/kg) = 2260000m J
Calor necesario para calentar el agua y el recipiente:
(Calor específico del agua, c₁: 4186J/kg°C)
(Calor específico del vidrio, c₂: 837J/kg°C)
Q3 = m₁c₁ΔT + m₂c₂ΔT
Q3 = (0,2kg)(4186J/kg°C)(50-20)°C + (0,1kg)(837J/kg°C)(50-20)°C
Q3 = 27627J
Calor necesario para enfriar el vapor de 100°C a 50°C
Q3 = mcΔT
Q3 = m(4186J/kg°C)(100-50)°C
Q3 = 209300m J
Igualamos los calores y despejamos la masa del vapor "m"
Calor perdido por el vapor = Calor ganado por el agua y recipiente
60300m + 2260000m + 209300m = 27627
m = 0.0109kg
m = 10,9g