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C

Mezclamos 25 g de hielo a -5 °C con 6 g de vapor de — Calor cedido por el vapor de agua para enfriarse
agua a 115 °C. Calcula cuál será la temperatura de de 115 °C a 100 °C:
equilibrio, que supondremos corresponderá a agua Q = c m (t - t)
en estado líquido. 1 a a 0
Solución Q = 2 010 J ∙ kg ∙ C ∙ 0,006 kg ∙ (115 - 100) C
o
o -1
-1
1
Datos: Q = 180,9 J
1
Cobre Agua — Calor cedido por el vapor de agua al licuar a
100 °C:
-1
o
-1
o
c = 2 010 J ∙ kg ∙ C -1 c = 4 180 J ∙ kg ∙ C -1
a b -1
L = 2 257 000 J ∙ kg -1 L = 333500 J ∙ kg -1 Q = m l = 0,006 kg ∙ 2 257 000 J ∙ kg = 13 542 J
a v
2
v F
m = 6g = 0,06 kg m = 25 g = 0,025 kg — Calor cedido por el agua líquida para enfriarse
a b
o
o
t = 115 C t = -5 C hasta la temperatura de equilibrio, t:
a b
Q = c m (t - t)
-1
c (agua líquida) = 4 180 J∙kg ∙°C -1 3 a 0
-1
o
o -1
Temperatura de equilibrio, t: desconocida Q = 4 180 J ∙ kg ∙ C ∙ 0,006 kg ∙ (100 - t) C
3
o -1
— Cuando mezclamos hielo y vapor de agua, el Q = 2 508 J - 25,1 J ∙ C t
3
hielo absorbe el calor que cede el vapor hasta — Calor absorbido por el hielo para calentarse de
llegar a la temperatura t de equilibrio térmico. -5 °C a 0 °C:
— El cálculo de estas cantidades de calor exige Q = c m (t - t )
b
0
b
4
varios pasos, ya que además de un cambio de Q = 2 090 J ∙ kg ∙ C ∙ 0,025 kg ∙ [0 - (-5)] C
o
-1
o -1
temperatura se produce un cambio de estado. 4
Q = 261,2 J
4
— Representamos los diferentes calores cedidos y — Calor absorbido por el hielo para fundir a 0 °C:
absorbidos en el proceso. Q = m L = 0,025 kg ∙ 333 500 J ∙ kg = 8 337,5 J
-1
5 b F
— Calor absorbido por el agua líquida para calen-
tarse hasta la temperatura de equilibrio, t:
Calor cedido:
-1 o -1
Q = c m (t - t ) = 4 180J ∙ kg ∙ C t
6 b 0
Q 1 +Q 2 +Q 3
o -1
Q = 104,5 J ∙ C t
6
— Prescindimos de las unidades para mayor senci-
Temperatura de equilibrio
llez y planteamos la ecuación:
Q + Q + Q = Q + Q + Q
1 2 3 4 5 6
Calor absorbido: — Obtenemos:
Q 4 +Q 5 +Q 6
180,9 + 13 542 + (2 508 - 25,1t)=
= 261,2 + 8 337, 5 + 104,5 t
— Calcularemos los calores absorbidos y cedidos 7 632,2 = 129,6 t
en el proceso. t = 58,9 C
o
— En el equilibrio térmico, el calor cedido debe ser Respuesta
igual al calor absorbido. La temperatura de equilibrio será 58,9 °C.
12. Se mezclan 100 g de agua a 80 °C con 3 g de 14. Se mezclan 5 g de vapor de agua a 120 °C con
hielo a −20 °C. Calcula la temperatura final de la 80 g de agua a 40 °C. Calcula la temperatura en
mezcla suponiendo que el estado final es agua el equilibrio térmico suponiendo que el estado fi-
líquida. nal es agua líquida. Prohibida su reproducción
15. Determina la temperatura de equilibrio que se
13. Halla la temperatura a la que se alcanza el equi-
librio térmico cuando se mezclan 50 g de hielo a obtiene cuando se mezclan 100 g de vapor de
-10 °C con 300 g de agua a 80 °C. Supón que el agua a 110 °C con 500 g de hielo a -10 °C. Supón
estado final es agua líquida. que el estado final es agua líquida.
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