Question

¿Cuál es la temperatura de equilibrio termico cuando se mezcla 3.5 kg de alcohol etílico que está a 287°k con 1 kg de vidrio que está a 773°k?

Answer 1

Bueno lo primero que hay que hacer es buscar en tablas los valores del calor específico para el vidrio y para el alcohol etílico.
Suponiendo que el vidrio es sílice (porque puede ser otro tipo de vidrio), el calor específico es 0,84 J/g.K
Y para el alcohol etílico es de 2,44 J/g.K
El que está a mayor temperatura le transfiere calor al que está a una temperatura menor, hasta llegar al equilibrio térmico. En este caso, el vidrio transfiere calor al alcohol.
Como la energía siempre se conserva, todo el calor que fue absorbido es igual al calor liberado por el otro cuerpo.
Entonces
$Q_{abs} = - Q_{lib}$
El calor sensible del equilibrio térmico está dado por la ecuación
Q=mcΔT
donde m es la masa de sustancia
c el calor específico
y ΔT la variación de temperatura, que significa temperatura final menos temperatura inicial.
Llamaremos T a la temperatura de equilibrio. Nuestra ecuación queda así
$m_{alcohol} . c_{alcohol} . (T-287)= - m_{vidrio} . c_{vidrio} . (T-773)$
Insertamos los datos en nuestra ecuación, teniendo en cuenta las unidades de medida. Tenemos que convertir las masas de kilogramos a gramos, ya que nuestros calores específicos están en J/g.K
La ecuación queda:
3500×2,44×(T-287)=1000×0,84×(T-773)
Despejando, nos queda
T-287=0.098T-76,03
Despejando T:
T=402,64 K