Hetzi Castillo
A 20 g de hielo -5ºC se le entrega 450cal. ¿Qué composición final tendrá al sistema?
a) 10 g hielo; 10 g agua
b) 5 g hielo; 15 g agua
c) 3 g hielo; 17 g agua
d) 2 g hielo; 18 g agua
e) 8 g hielo; 12 g agua
Deberás consultar con tus docentes, al menos por las opciones que tienes disponibles en tu solucionario.
Vamos con un planteo por etapas.
1°)
Calentamiento de la masa de hielo hasta su temperatura de fusión, para la que tienes los datos:
M = 20 gr (masa de hielo), Ceh = 0,5 cal/(°C*gr) (calor específico del hielo), ti = - 5 °C y tf = 0°C (temperaturas inicial y final); luego, planteas la expresión de la energía que debe absorber la muestra de hielo para alcanzar su temperatura de fusión, y queda:
ΔQ1 = M*Ceh*(tf - ti) = 20*0,5*(0 - [-5]) = 50 cal,
y observa que la energía disponible para la siguiente etapa es:
ΔQd = 450 - 50 = 400 cal.
2°)
Cambio de estado de la muestra, para la que tienes el dato adicional: Lfh = 80 cal/gr (calor latente de fusión del hielo); luego, planteas la expresión de la energía que debe absorber la muestra de hielo para pasar al estado líquido en su totalidad, y queda:
ΔQf = M*Lfh = 20*80 = 1600 cal > 400 cal,
por lo que tienes que la energía suministarada a la muestra no es suficiente para que cambie de estado en su totalidad, por lo que tienes que una porción de la misma, cuya masa puedes indicar: Mp, es la que alcanza a cambiar de estado; luego, planteas la expresión de la energía que debe absorber esta porción para pasar al estado líquido, y queda:
ΔQd = Mp*Lf, reemplazas el valor de la energía disponible y del calor latente de fusión del hielo, y queda:
400 = Mp*80, y de aquí despejas:
Mp = 400/80 = 5 gr,
que es la masa de la porción de la muestra que alcanza el estado líquido, por lo que tienes que la masa que permanecerá en estado sólido al finalizar esta experiencia es:
Ms = M - Mp = 20 - 5 = 15 gr,
por lo que puedes concluir que al finalizar esta experiencia tienes: 5 gramos de agua y 15 gramos de hielo.
Espero haberte ayudado.