Otras carreras Cálculos agua sobreenfriada (por qué sólo se congela una parte y como la calculo)

[Pinucset]

Hola,

Me encuentro con el siguiente problema:

Tenemos n moles de agua líquida a 270,15K en un recipiente aislado térmicamente y mantenido a 1 bar de presión. Al cabo de un cierto tiempo parte del agua solidifica y el sistema alcanza el equilibrio.
a) Cuál será la temperatura final del sistema?
b) Qué fracción del agua inicial congelará.
c) Variación de entropía y demás.

Mi primera duda es porque sólo congela parte del agua sobreenfriada.

La segunda cuestión es como calculo qué fracción del agua congela.

Un saludo y gracias!

[Trollindor]

Re: Cálculos agua sobreenfriada (por qué sólo se congela una parte y como la calculo)

Al congelarse a presión constante, el agua se desprende de su entalpía de fusión, y, como está en un recipiente adiabático, ese calor no puede escapar, sino que se invierte en elevar la temperatura del agua. Si calculas la cantidad de calor que se desprendería al congelarse toda el agua, verás que es suficiente para elevar su temperatura por encima de 273,15 K (3 K sobre su temperatura inicial), pero esto no puede suceder, porque, una vez alcanzado su punto de fusión, el agua que aún esté líquida no se congelará.

Por tanto, se congelará sólo la fracción necesaria del agua total para que se desprenda el calor requerido para elevar la temperatura de toda el agua (la que se solidifique y la que permanezca líquida) hasta el punto de fusión.