Otras carreras Problema de termo rarito

[juan lopez]

La temperatura habitual de funcionamiento de un congelador industrial es de -20ºc.
a)Si se llena un recipiente abierto de agua a 20ºc y se introduce en el congelador, estimar la
variación de volumen que experimenta el agua.
b)Calcular el coeficiente de dilatación termica del agua.
Datosensidad de hielo a-20ºC: 0,9172 g/cm3
Densidad del agua líquida a -20ºC:1.00g/cm3
Entalpía de fusión del agua:333.4 kJ/kg
Todos los valores pueden considerarse independientes de la presión y la temperatura.
(R:a) 1.62 cm3/mol. b)-2.16 x{10}^{-3}{K}^{-1 }

Agradezco cualquier posible orientación.

[oscarmuinhos]

Re: Problema de termo rarito

Hola, Juan
¿De que manual está sacado este enunciado?
El primer apartado se puede encarar calculando el volumen de un mol de agua (18 g de agua) a -20 ºC y el volumen de 1 mol de hielo a -20 ºC utilizando las densidades de una y otro y se obtiene ese resultado que pones en la solución;
El segundo apartado no encuentro yo datos en el enunciado con que calcular tal coeficiente de dilatación térmica del agua (un coeficiente que relaciona la variación de volumen con variación de temperatura). ¿Y si además dice que los valores pueden considerarse independientes de la temperatura?

A ver si algún otro miembro del foro aporta alguna sugerencia.

[juan lopez]

Re: Problema de termo rarito

Hola , Oscar
el ejercicio es de un libro de Fisicoquimica y me llamo la atención .
Cuando calculo el volumen de un mol de agua y de hielo utilizando la formula de densidad no me da el resultado al restarlos podrias ayudarme?
El segundo apartado lo plantee mediante una aproximación.

[FONT=Trebuchet MS]

[FONT=Times New Roman][FONT=Trebuchet MS]Apartir de la densidad como función de la temperatura puede calcularse el coeficiente de dilatación volumétrico según la fórmula [FONT=Trebuchet MS]Si en vez de la densidad como función conocida de la temperatura, solo conocemos su valor en dos temperaturas próximas, podemos aproximar esta expresión mediante el cociente entre increment[FONT=Trebuchet MS]os [/FONT][/FONT][/FONT]



[/FONT]







[/FONT]

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Ya me da el primero . Pero el segundo apartado me da de forma aproximada al utilizar incrementos en vez de derivarA partir de la densidad como función de la temperatura puede calcularse el coeficiente de dilatación volumétrico según la fórmula
Si en vez de la densidad como función conocida de la temperatura, solo conocemos su valor en dos temperaturas próximas, podemos aproximar esta expresión mediante el cociente entre incrementos


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Lo que no entiendo es porque dan como dato la entalpia de fusión del agua . Gracias Oscar por la orientacion

[oscarmuinhos]

Re: Problema de termo rarito

Hola de nuevo.
No he podido volver a esto hasta ahora.
Para la segunda parte se podría pensar en algo así como propones tu y calcular un coeficiente de dilatación medio. Pero ¿con cuales datos, si el problema dice que no varían con la temperatura?

Yo encuentro la solución que te da el libro aplicando esa fórmula del coeficiente de dilatación volumétrica media a la brava: dividiendo la variación de densidad (1-0,9172 g/mL) entre la variación de temperatura (40ºC) y luego multiplicando por el inverso de la densidad media que sería: (1+0,9172)/2.

Pero de ser esto lo que hace el libro, se trataría de una aberración CONCEPTUALMENTE INACEPTABLE, pues la variación del volumen que experimenta el agua es una variación discontinua en el cambio de fase de agua líquida a agua sólida o hielo que además tiene lugar a temperatura constante.

[juan lopez]

Re: Problema de termo rarito

Muchas gracias Oscar , pero lo que no me cuadra es para que me dan la entalpia de fusión del agua tendre que darle una vuelta de tuerca mas si encuentro otro planteamiento ya te informare . Gracias

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bueno , si lo encuentra alguien mas que lo diga .

[oscarmuinhos]

Re: Problema de termo rarito

Ese dato de la entalpía de fusión?.
La entalpía de fusión está relacionada con la variación de volumen que tiene lugar en el cambio de estado a través de la ecuación del equilibrio de los cambios de fase:

$\dst \frac{dP}{dT}= \frac{\Delta H}{T.\Delta V}$

Pero este cambio de volumen no se debe a la variación de volumen debido a la temperatura, sino que se trata del cambio de volumen que tiene lugar a temperatura constante durante el cambio de fase.