Te presento un problema para tus clases de ciencias sobre termodinámica:
Se tiene una masa de 10 Kg de Hielo a una temperatura inicial de -10°C y se quiere volver toda esa masa a vapor a una temperatura final de 100°C si sabemos que la temperatura de evaporación del agua se da a 100°C y la temperatura de fusión se da a 0°C. ¿Cuánta energía necesito para poder realizar dicho cambio de estado? Exprese las unidades en Cal, Kcal, J y KJ
Datos (para el agua), descripción y formulas
- Cf = calor latente de fusión o calor necesario para derretir la masa de hielo
- Cf = 333 KJ/Kg
- Qf = calor de fusión = m * Cf
- Cv = Calor latente de vaporización o calor necesario para evaporar la masa de agua
- Cv = 2,260 KJ/Kg
- Qv = calor de vaporización = m * Cv
- Cp = Calor especifico a presión constante o calor necesario para elevar la temperatura de una masa a presión constante
- Cp = 1.8723 KJ/Kg
- Q = Calor necesario para elevar la temperatura de una masa = m * Cp * (Tfinal - Tinicial)
Procedimiento
Q (necesario) = Qv + Qf + Q
Qf = (10Kg) * (333 KJ/Kg ) = 3,330 KJ
Qv = (10Kg) * (2,260 KJ/Kg ) = 22,600 KJ
Q = (10Kg) * (1.8723 KJ/Kg) * (100 - (-10)) = 2,059.53 KJ
Una vez hechos los cálculos solo debemos sumar todas las respuestas para obtener el calor total
Q (necesario) = (3,330 + 22,600 + 2,059.53) KJ/Kg = 27,989.3 KJ
Q (necesario) = (27,989.3 KJ) * (1000J/KJ) = 27,989,300 J
Q (necesario) = (27,989.3 KJ) * (1Kcal/4.18KJ) = 6,696 KCal
Q(necesario) = (6,696 KCal) * (1000Cal/Kcal) = 6,696,000 Cal