Question

Determinar la temperatura a la que se calentó una barra de hierro de 3Kg si al ser introducido en 2 Kg de agua a 15 °C eleva la temperatura de está hasta 30 °C.

Answer 1

Respuesta: 

El hierro estaba a una temperatura de 396.02 K o 123ºC.

Explicación:

En este ejercicio debemos buscar la cantidad de calor que cedió el agua al hierro para ello podemos aplicar la siguiente ecuación: 

                                                       Qhierro + Q agua = 0    (1)

Donde: 

Qhierro = calor absorbido
Qagua = calor cedido. 

Por otra parte la transferencia de calor viene dada por la siguiente ecuación: 

                                                      Q = m·cp· ΔT          (2)

Donde: 

m= masa.
cp = poder calorífico. 
ΔT = diferencial de temperatura. 

Como datos extra el poder calorífico del hierro es 450J /Kg·K y del agua 4186 J/Kg·K.

Sustituimos (2) en (1).

                                   m,h·cp,h· (T2-T1) + m,a· cp,a · (T2-T1) = 0

Sustituimos datos: 

          3Kg· 450 J/ Kg·K · (303 K - T1) + 2Kg· 4186 J/Kg K·(303-288) K  = 0

Despejamos la T1 del hierro: 

                                                                  T1= 396.02 K 

Answer 2

La temperatura a la cual se calienta la barra de Hierro es 61 °C.

¿Cómo se calcula la temperatura inicial de la barra de hierro?

Calor absorbido por el agua = Calor cedido por la barra de hierro

Qa = Calor absorbido por el agua = m × Ce × ΔT

Qa = 2 × 10³ g × 1 cal / g °C × ( 30 - 15 ) °C

Qa = 30.000 cal

Qh = Calor cedido por la barra de hierro = m × Ch × ΔT

Ch = calor especifico del Hierro = 0,11 cal / g °C

Qh = 3 × 10³ g × 0,11 cal / g °C × ( 30 - Ti ) °C

Qh = Qa = 30,000 cal

30.000 cal = 3 × 10³ g × 0,11 cal / g °C × ( 30 - Ti ) °C

30.000 = 330 ( 30 - Ti )

91 = 30 - Ti

Ti = 61 °C

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