Secundaria Problema de Olimpiada, termodinámica

[Ulises7]

Bueno, estoy realizando problemas de olimpiadas de física y tengo carencias en termodinámica , sobre todo en problemas como estos:


En una cacerola se pone agua fría ( T = 10 ºC ) a calentar sobre un hornillo eléctrico. El agua comienza a hervir al cabo de 10 minutos. ¿Cuánto tardará en evaporarse totalmente?

Datos:

calor latente de vaporización del agua = 2,26 x 10^6 J/ kg

calor específico del agua = 4180 J kg / K


Sé que el proceso es la evaporización del agua:

$H_2O (l) \Rightarrow H_2O(g)$

Aparte la única relación que veo y que conozca que pueda tener relación con éste problema es la del calor ( pero no sé como involucrar el tiempo ):

$Q = m \cdot C_e \cdot \Delta T$

Y desconozco cómo se hacen éstos problemas , a decir verdad flojeo bastante en éste tema ya que no lo he dado como tal nunca y tampoco dispongo de apuntes, asi que si alguien sabe donde puedo conseguir apuntes estaria agradecido .

Lo que necesito es una guía y sobre todo apuntes, gracias.



saludos

[[Beto]]

Re: Problema de Olimpiada, termodinámica

Hola, si conoces todo lo que se necesita saber para resolver el ejercicio, solo que tienes que percatarte de algo, para relacionar el tiempo considera que la ornilla calentará a ritmo constante el agua, y como de dato te dan el tiempo $t$, en el cual se calienta de $T=10^oC$ a $T_2=100^o C$, entonces la potencia que tiene esa ornilla para calentar cierta cantidad de agua se podría calcular por:

$$P=\frac{C_em\Delta T}{t}$$

cuando empieza el proceso de evaporación la potencia sigue siendo la misma, pero el calor requerido para evaporar el agua se calcula por $Q_v=Lm$, donde $m$ es la masa del agua y $L$ el calor latente de evaporación, entonces suponiendo que se evapore completamente todo el agua en un tiempo $t'$, se tendrá que:

$$P=\frac{mL}{t'}$$

y finalmente juntando esas dos expresiones obtienes que:

$$t'=\frac{tL}{C_e\Delta T}$$

[Ulises7]

Re: Problema de Olimpiada, termodinámica

Hola, si conoces todo lo que se necesita saber para resolver el ejercicio, solo que tienes que percatarte de algo, para relacionar el tiempo considera que la ornilla calentará a ritmo constante el agua, y como de dato te dan el tiempo $t$, en el cual se calienta de $T=10^oC$ a $T_2=100^o C$, entonces la potencia que tiene esa ornilla para calentar cierta cantidad de agua se podría calcular por:

$$P=\frac{C_em\Delta T}{t}$$

cuando empieza el proceso de evaporación la potencia sigue siendo la misma, pero el calor requerido para evaporar el agua se calcula por $Q_v=Lm$, donde $m$ es la masa del agua y $L$ el calor latente de evaporación, entonces suponiendo que se evapore completamente todo el agua en un tiempo $t'$, se tendrá que:

$$P=\frac{mL}{t'}$$

y finalmente juntando esas dos expresiones obtienes que:

$$t'=\frac{tL}{C_e\Delta T}$$

Claro es utilizando el concepto de potencia... aún asi lo que tenia / tengo menos claro es lo del calor latente pero bueno...


gracias


saludos

[[Beto]]

Re: Problema de Olimpiada, termodinámica

Claro es utilizando el concepto de potencia... aún asi lo que tenia / tengo menos claro es lo del calor latente pero bueno...


gracias


saludos

El calor latente es una constate propia de cada material que lo que te indica es cuanto calor se necesita por unidad de masa para pasar de un estado a otro, es decir el calor necesario por unidad de masa para que se pueda vencer las fuerzas intermoleculares y cambiar de estado líquido a vapor en este caso. Esa constante depende de muchos otros factores como la presión externa del medio por ejemplo ... el valor que te han dado es el que normalmente se usa.

[Ulises7]

Re: Problema de Olimpiada, termodinámica

El calor latente es una constate propia de cada material que lo que te indica es cuanto calor se necesita por unidad de masa para pasar de un estado a otro, es decir el calor necesario por unidad de masa para que se pueda vencer las fuerzas intermoleculares y cambiar de estado líquido a vapor en este caso. Esa constante depende de muchos otros factores como la presión externa del medio por ejemplo ... el valor que te han dado es el que normalmente se usa.

Bueno ya lo tengo más claro, por tanto la solución ¿seria más o menos 1 hora? t = 3604,47 s


saludos

[[Beto]]

Re: Problema de Olimpiada, termodinámica

Bueno ya lo tengo más claro, por tanto la solución ¿seria más o menos 1 hora? t = 3604,47 s

Si esque hemos realizado correctamente los cambios de unidades si.