Question

Si 200 g de acero a 220°C se añaden 500 g de agua a 12°C, ¿Cuál será la temperatura de equilibrio?

Answer 1

La temperatura de equilibrio es  21.07 °C y se obtiene mediante.....

Calorimetría

La calorimetría es el estudio de en el cual se evalúa el cambio de temperatura de los cuerpo conductores del calor. cuya participación importante para tal estudio, se basa en la conservación de la energía. El calor viene dado por el siguiente calculo

                                           $\mathrm{Q=Ce*masa*\triangle T}$

Ce: calor especifico del material                      

ΔT : variación de temperatura

Veamos un ejemplo            

Datos:            

Para el acero              

• m = 0.2kg                                              

•     T(inicial) del sistema = 220°C          

•                  Tf : sera la del equilibrio              

•                                       Ce : 114 cal/kg.°C              

Para el agua              

• m = 0.5 kg              

•      T(inicial) del agua = 12°C          

•                   Tf : sera la del equilibrio              

•                                        Ce = 1000cal/kg.°C

De la conservación de la energía.

                             $\mathrm{Q(ganado)+Q(perdido)=0}$

                                                   $\mathrm{Q(ganado)=-Q(perdido)}$

Como el sistema acero-agua el que tiene mayor temperatura cederá  energía al cuerpo de menor temperatura y viceversa el cuerpo de menor temperatura absorbe energía del cuerpo de mayor temperatura. Por lo tanto diremos

                                    $\mathrm{Q(ganado)=-Q(perdido)}$

             $\mathrm{Ce*m(agua)*(Teq-12)=-Ce*m(acero)*(Teq-220)}$

          acomodando la ecuación siendo el signo (-) entra al (12-teq)

              $\mathrm{Ce*m(agua)*(Teq-12)=Ce*m(acero)*(220-Teq)}$

          remplazando los datos

                    $\mathrm{1000*0.5*(Teq-12)=114*0.2*(220-Teq)}$

                              $\mathrm{500*(Teq-12)=22,8*(220-Teq)}$

           por la propiedad distributiva

                       $\mathrm{500*Teq-500*12)=22,8*220-22.8*Teq)}$

                       $\mathrm{500*Teq+22.8*Teq=22,8*220+500*12}$  

                                        $\mathrm{522.8*Teq=11016}$    

                                                    $\mathrm{Teq=\cfrac{11016}{522.8} }$    

                                                    $\mathrm{Teq=21.07\ \°C}$

Obs: teniendo otro enfoque e plantear el problema

                                   $\mathrm{Q(ganado)=-Q(perdido)}$

      Como sabemos que el calor perdido tiene un valor negativo el

      enfoque a tratar es de la siguiente manera

                                      $\mathrm{Q(perdido)\ <\ 0}$

                                    $\mathrm{-Q(perdido)\ >\ 0}$

      por tanto la ecuación a plantear quedaría

             $\mathrm{Ce*m(agua)*(Teq-12)=Ce*m(acero)*(220-Teq)}$

                            $\mathrm{500*(Teq-12)=22,8*(220-Teq)}$

                                               $\mathrm{Teq=21.07\ \°C}$

                         

Una tarea relaciona en:  https://brainly.lat/tarea/39772481

Un cordial saludo.