1r ciclo Problema calorimetria y transferencia de calor

[Danielp99]

Un recipiente de espuma de poliestireno de masa insignificante contiene 1,75 kg de agua y
0,450 kg de hielo. Más hielo, proveniente de un refrigerador a −15,0 °C , se agrega a la mezcla
en el recipiente, y cuando se alcanza el equilibrio térmico, la masa total del hielo en el recipiente es
de 0,778 kg . Suponiendo que no hay intercambio de calor con los alrededores, ¿cuál es la masa
de hielo que se agregó?

Por favor ayudenme

[Richard R Richard]

Re: Problema calorimetria y transferencia de calor

Hola Danielp99 Bienvenido al foro!!! como nuevo usuario es conveniente que leas Como conseguir ayuda de forma efectiva

Debes suponer que el agua y el hilo iniciales están en equilibrio térmico a 0°c , luego cuando agregas mas hielo a -15°c este también deberá llegar al equilibrio a 0°c tomando calor que cede el agua liquid que ira solidificando en mas hielo.


Asi la masa total de hielo es igual a la masa original de hielo mas la masa de agua que se convierte en hielo

$0.778kg= M_H +0.450kg$

$M_H=0.328kg$


la masa que se convierte en hielo sale de igualar el calor de la solidificación, al calor necesario para elevar la temperatura del hielo agregado

$M_H L_{agua} =m_TC_{hielo}(T_f-T_i)$

$0.328kg\cdot 334000 j/kg =m_T\cdot 2090 J/kg\°C\cdot(0-(-15\°C))$

$m_T=3.49 kg$

[Al2000]

Re: Problema calorimetria y transferencia de calor

Hay un error en tu planteamiento y es que estás haciendo cuentas como si todo el nuevo hielo procediese de la congelación de parte del agua, ignorando el hielo añadido. Como consecuencia estás obteniendo que se añadió más hielo de lo que quedó al final

La respuesta correcta se obtiene cuando resuelves simultáneamente las dos ecuaciones:

masa_de_agua_congelada x calor_latente_de_fusión = masa_de_hielo_añadida x capacidad_calorífica_hielo x delta_T_hielo

masa_de_agua_congelada + masa_de_hielo_añadida + masa_de_hielo_inicial = masa_de_hielo_final

El resultado da que se deben añadir unos 0.3 kg de hielo.

Saludos,

$\mathcal A \ell$

[Richard R Richard]

Re: Problema calorimetria y transferencia de calor

oops!!!!! tienes toda la razon si es que quedan 0.778kg como voy a agregar 3 y medio kilos,


entonces

$$0.778kg= M_H +0.450kg +m_T$$

y

$$M_H L_{agua} =m_TC_{hielo}(T_f-T_i)<br />$$

dos ecuaciones con dos incognitas por igualación en $M_H$

$$<br /> \left( 0.778kg-0.450kg-m_T\right) L_{agua}=m_TC_{hielo}(T_f-T_i)$$

despejando

$$m_T=\dfrac{(0.778kg-0.450kg)L_{agua}}{C_{hielo}(T_f-T_i)+ L_{agua}}=$$

$$\dfrac{(0.328kg)334000 J/kg}{2090 J/kg\°C\cdot(0-(-15\°C))+ 334000 J/kg}=0.299kg \approx 300 g$$

si tiene mas color.