domingo, 21 de junio de 2009

Más problemas .... CALORIMETRÍA - CAMBIOS DE FASE

Para resolver problemas de este tema debes recordar como lograr el equilibrio térmico al mezclar dos o más sustancias; como también algunos datos como:
Calor específico del agua = 1 cal/g·ºC
Calor específico del hielo = 0,5 cal/g·ºC
Calor específico del vapor de agua = 0,5 cal/g ·ºC
Calor latente de fusión del hielo = 80 cal/g
Calor latente de solidificación del agua = 80 cal/g
Calor latente de vaporización del agua = 540 cal/g
Calor latente de condensación del vapor de agua = 540 cal/g

Ejemplo 1: ¿Cuántas calorías son necesarias para convertir 15 g de hielo a 0 ºC en vapor de agua a 100 ºC?


Q1 = mHIELO LF = 15 · 80 = 1 200 cal
Q2 = mAGUA Ce (TF - Ti) = 15 · 1 · 100 = 1 500 cal
Q3 = mAGUA LV = 15 · 540 = 8 100 cal

QTOTAL = Q1 + Q2 + Q3 = 10 800 cal = 10,8 kcal

Ejemplo 2: Determinar la temperatura de equilibrio si mezclamos 10 g de hielo a 0 ºC con 50 g de agua a 70 ºC



│QGANADO│ = │QPERDIDO
Q1 + Q2 = Q3
mHIELO LF + mAGUA Ce (TF - Ti) = │mAGUA Ce (TF - Ti)│
10 · 80 + 10 · 1 · (T - 0) = 50 · 1 · (70 - T)
80 + T = 5(70 - T)
80 + T = 350 - 5T
6T = 270
T = 45 ºC

Si deseas más problemas, ingresa a este enlace:
http://sites.google.com/site/fisicapatodos/Home/CALOR.pdf

27 comentarios:

Anónimo dijo...

HOLA PROFE QUE TAL? COMO ESTAS ME ENCANTA SU PAGINA LO MAXIMO.
DAMARIS

Anónimo dijo...

ES UN PROFE DE LO MEJOR, QUE PAGINA TAN MAS CHINGONA , MUCHAS GRACIAS " MAESTRO " COMO USTED NO HAY MUCHOS EN EL MUNDO.... MUCHAS GRACIAS...MIS RESPETOS....

Anónimo dijo...

porq usa el calor especifico del agua para Q2???

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Si te refieres al ejemplo 1, recuerda que Q1 es el calor que se utiliza para derretir al hielo, osea que cuando se le entrega Q2, el hielo ya dejó de ser tal para ser agua, por eso utilizo el calor especifico del agua durante ese proceso. Espero que haya ayudado a despejar la duda.
saludos

Anónimo dijo...

profe disculpe y si el agua de 20 grados centigrados se vuelve hielo a -12 grados centigrados teniendo una masa de 1,5 kg, estando en el refrigerador, cuanto calor le extrae la refri???????????? porfa pronta su respuesta pleaseeeee...

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Primero el agua debe bajar su temperatura hasta 0ºC y para ello disipa calor: Q1= mCe(TF-Ti)
Q1 = 1,5(1)(20) = 30 Kcal

Luego disipa calor al convertirse en agua:
Q2 = m Lsolidificacion = (1,5)(80)=120 kcal

Finalmente la baj sutemperatura desde 0ºC hasta -12ºC
Q3=(1,5)(0,5)(12) = 9 kcal
El calor total sería:

QTOTAL= 30+120+9 = 159 kcal

basocali dijo...

Profe muchas gracias yo estoy en la universidad y me sirve de mucho mucho. ya chevere la pagina

NiiTaH dijo...

Oh sii Graxx!!

Anónimo dijo...

MUCHAS GRACIAS...PROFE SU PROBLEMA DE EJEMPLO ME SIRIVIO PARA RECORDAR CALORIMETRIA

Anónimo dijo...

no entiendo el ejemplo dos. el Q1 y el Q2 si los entiendo, pero en el Q3, en la variación de la temperatura no debería ser T-70??, osea final menos inicial?

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Tienes razón, la variación de la temperatura es el valor final menos el inicial. En este caso Q3 es el valor absoluto ya que es calor perdido,por eso es que se toma su valor positivo y para que eso ocurra se invierte el orden. Otra forma de plantear el problema para no tener esta confusión es:
Suma de calores = cero
y en este caso se harìa como tú dices. La respuesta es la misma.
saludos

Anónimo dijo...

Hola Profe, lo felicito por la pagina, es de mucha ayuda y de mucho valor para quienes estamos aprendiendo un poco de fisica. Una consulta, en el problema 2, paso los valores del hielo y del agua q estan en gramos a Kg, realizo todo el calculo y tomando (T-70) cuando hago el despeje, me queda positivo todo, pero el valor q me da de T nada q ver con el q le dio a Ud. se deberá a q uso Kg en vez de gr???. Espero su rta. Saludos!!!!!

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Hola anónimo
El convertir gramos a kg no es el problema. Si deseas usar la variación de la temperatura (T-70) debes usar el método de suma de calores es igual a cero:
Q1 + Q2 + Q3 = 0
Ahora sivas a obtener la respuesta correcta.

Gracias por tu comentario
Carlos Jimenez

JAASCR dijo...

Hola profesor tengo un problema de este tipo que no he podido resolver, si puede ayudar se lo agradecería. Son 4Kg de agua a 100 Celcius mezclados con 20 Kg de hielo a -20 Celcius. Ocupo la temperatura de equilibrio. Gracias.

JAASCR dijo...

Buenas profesor, mi problema es el siguiente, necesito la temperatura de equilibrio para 4 Kg de agua a 100 Celcius mezclada con 20 Kg de Hielo a -20 Celcius. Si me puede ayudar se lo agradezco mucho. Saludos.

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

En este caso, los 4 kg de agua a 100ºC, no son suficientes para derretir al hielo. Tienes que igualar:
Calor que necesita el hielo para llegar a 0ºC mas el calor que le sirve para derretirse = Calor que entrega el agua al enfriarse desde 100ºC hasta 0ºC.
(20)(0,5)(20) + m(80) = (4)(1)(100)
200 + 80m = 400
m = 2,5 kg
Esta es la masa de hielo que se derrite. Finalmente queda lo siguiente:
HIELO: 20 - 2,5 = 17,5 kg
AGUA: 4 + 2,5 = 6,5 kg
La temperatura de equilibrio será de 0ºC; temperatura en la cual pueden existir agua y hielo a la vez.
saludos

Anónimo dijo...

en un recipiente de aluminnio de capacidad calorifica de 90cal/ºC se encuentra un trozo de hielo a la temperatura de de -10ºC.se hace ingresat a este sistema una masa de vapor de de 20gr. a 100ºC.Si la temperatura final del sistema es de 40ºC¿que masa tiene el trozo de hielo? -- profe sera q me puede ayudar en eso porfa

Anónimo dijo...

Hola!. yo tengo un problema que no puedo resolver y lo necesito para el martes.. si me lo podria explicar se lo agradeceria. el problema es el siquiente:
¿ Cuantas calorias requiere 7236 g de agua para variar, transformandose en agua, liquido desde 17°c ?

Anónimo dijo...

profe disculpe tengo un problema k sale no se si me podria ayudar el problema es el siguiente:calcular la masa de vapor de agua inicialmente a 130°c que se necesita para calentar de 20°c a 50°c,200g gramos de agua en un recipiente de vidrio de 100g.(vapor de agua:Cv=2,01 ;agua:Ca=4,186;vidrio:C=o,837)j/g°c (calor latente de condensacion vapor de agua l=2,26 10 ala 3 j/g)agardeceria su ayuda lo mas proto posible .......

Esther Iascas dijo...

Hola profesor. Buscando encontré su blog y le quería hacer una consulta.. Yo tengo un problema que no logro entender:

Un calorímetro contiene 735g de agua a 75°F, se introducen en él 2,5Kg en un trozo de una sustancia cuya temperatura es de 85°C. El termómetro indica una temperatura de equilibrio de 310K ¿Cuánto vale el calor específico de esa sustancia?

Le agradecería muchísimo si me explica como resolverlo.

Anónimo dijo...

Buenas Sr. Carlos,

Cuanto tiempo se necesitaria para bajar 10ltrs. de agua a 126ºc estando esta en un recipiente cerrado a presión 5bar. si le introducimos un caudal de 25ltr./min de agua a 60ºc, (este mismo caudal de agua de entrada es de salida) por lo que tambien interviene la convección, pero la despreciamos.
Muchas Gracias

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Primero tienes que convertir los grados F y K a Celsius.
310K = 310 -273 = 37ºC
Para convertir F a ºCm usa la ecuación:
t(F) = 1,8T(ºC)+32
75F = 23,8ºC
Calor del agua = Calor de sustancia
735(1)(37-23,8)= 2500(Ce)(85-37)
Ce = 0,08 cal/g·ºC

Anónimo dijo...

buenas don carlos:
Necesito que me de dos problemas pero que no inbolucren el agua, y que no se repitan...a mi solo me han explicado que es Q1, Q2, Q3, calor latente:fusion y vaporizacion, asi como vera el problema debe tener eso.
Aqui le dejo un ejemplo si esque le sirve: Calcular el Q necesario para que 10kg de agua a -20ºC pasen a 150ºC. URGENTE SU RESPUESTA!!

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Espero que te sirvan estos problemas:
Para calentar 1 kg de una sustancia de 0 °C a 80° °C fueron necesarias 5 000 cal. Determine el calor específico y la capacidad térmica de la sustancia.
Rpta: 0,0625 cal/g·ºC

Se tiene un bloque de cobre de masa igual a 800 g a la temperatura de 20 °C. Siendo el calor específico del cobre = 0,093 cal /g °C. Hallar la cantidad de calor que se debe ceder al bloque para que su temperatura aumente de 20 °C a 60 °C.
Rpta: 2 976 cal


Un bloque de plata de calor específico Ce = 0,06 cal/g °C y de 100 g de masa se encuentra a 21 °C. ¿Qué cantidad de calor debe suministrársele para derretirlo, si la temperatura de fusión es 961 °C y su calor latente de fusión es 21cal/g?
Rpta: 7 740 cal
saludos

Anónimo dijo...

XVRE ME ALLUDO DE MUCHO

Anónimo dijo...

57.6 g de un metal a 100ºC se colocan en un calorimetro con 60 g de agua a 22ºC. La temperatura final despues de mezclar es de 26.9 ºC. Determine el calor especifico del metal. Asuma qe el calorimetro no absorbe calor..!! porr fi, Una respuestaaaaa

Carlos Jimenez Huaranga dijo...

Aplica conservación de energía:
calor ganado por el agua = calor cedido por el metal
(60)(1)(26,9-22) = (57,6)(Ce)(100-26,9)
(60)(4,9)=(57,6)(73,1)Ce
Ce = 0,0698 cal/g·ºC

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