Otras carreras Ayuda con ejercicio de termodinámica básica

[Soyangel11]

En un recipiente de cobre de 200 g de masa (cCu = 0.095 cal/g°C) hay, en equilibrio térmico con él, 500 g de hielo a -5°C. Se inyectan en el recipiente 300 g de vapor a 120°C (cvap = 0.47 cal/g°C). a) Calcular la temperatura final del sistema y el estado final del H2O cuando el sistema alcanza el equilibrio. b) Repetir el problema pero con una masa de vapor inyectado de solo 120 g.

Con que alguien me resuelva el apartado a) me es mas que suficiente. El caso es que no me sale porque no se si se condensa todo el vapor o si se funde todo el hielo. Al final me quedan ecuaciones con demasiadas incognitas que no puedo resolver.

Si alguien puede ayudarme se lo agradeceria mucho. Un saludo.

LA SOLUCION AL PROBLEMA ES : Teq= 100ºC Y HAY AL FINAL 667,45 g H2O(l)

[JCB]

Re: Ayuda con ejercicio de termodinámica básica

Hola a todos.

- Calor absorbido para elevar la temperatura del hielo de – 5 °C a 0 °C y fundirlo: [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

- Calor absorbido para elevar la temperatura del agua de 0 °C hasta la temperatura final [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

- Calor absorbido para elevar la temperatura del recipiente de cobre de – 5 °C hasta la temperatura final [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

- Calor liberado por el vapor de agua al condensarse y enfriarse hasta la temperatura final [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

Calor absorbido = calor liberado: $41.025 + 500T_f + 95 + 19T_f = 197.820-300T_f$, agrupando y despejando, [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] . Este valor de la temperatura final nos indica que debe haber forzosamente una parte del vapor de agua que no llega a condensarse y que la temperatura final del sistema es de 100 °C, si suponemos que el recipiente no está presurizado.

Replanteando y empleando [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] :
- Calor absorbido para elevar la temperatura del hielo de – 5 °C a 0 °C y fundirlo: [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] .

- Calor absorbido para elevar la temperatura del agua de 0 °C hasta 100 °C: $Q_{agua} = 500T_f = 50.000 cal$.

- Calor absorbido para elevar la temperatura del recipiente de cobre de – 5 °C hasta 100 °C: $Q_{Cu} = 95 + 19T_f = 1.995 cal$.

- Calor liberado por m gramos de vapor de agua al condensarse y enfriarse hasta 100 °C: $Q_{va} = m539,4 + m (120-100) = 559,4m (cal)$.

Calor absorbido = calor liberado: 41.025 + 50.000 + 1.995 = 559,4m, despejando, m = 166,29 g.

Por tanto, el sistema final queda:
(300 – 166,29) g = 133,71 g de vapor de agua sin condensar, a 100 °C.
(500 + 166,29) g = 666,29 g de agua líquida a 100 °C.

Nota: la variación que hay respecto de la solución puede ser debida a los valores de los calores de fusión (hielo) y condensación (vapor de agua).

También dejo para ti, Soyangel11, la resolución del apartado b) del problema, que espero que publiques.

Saludos cordiales,
JCB.