Calor y Termodinámica Ejercicio de Final
#1
Hola, Buen dia tengo otro ejercicio como lo llevaba resolviendo pero no me da la potencia ya que sume los calores como calor total y lo dividi por 60 s. Aca lo adjunto

Ejercicio 7. Un recipiente adiabático contiene 60 g de hielo y 90 g de agua en equilibrio térmico a presión atmosférica normal. Mediante un calentador eléctrico se calienta el sistema hasta obtener agua a temperatura uniforme de 40°C tardando 1 minuto. (Lf hielo= 80 cal/g;cagua= 1 cal/gºC y Tfusión= 0°C). La potencia media recibida por el sistema (en Watt) es:


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#2
Hola Natalia,

Revisé tu resolución y encuentro dos errores:

1) Los 60 g de hielo están inicialmente a 0°C, por lo cual lo primero que les pasa es fundirse (la parte de fusión la calculaste bien). DESPUES de fundirse, es que pasa de 0°C a 40°C, pero cuando pasa eso, ya es agua, entonces el calor específico es de 1 cal/(g °C).

[ Usarias el 0,5 cal/g°C si tuvieras, por ejemplo, hielo que pasa de -10°C ("10 grados bajo cero") a 0°C, ya que en ese caso sería hielo sólido que cambia de temperatura... pero en este problema, no se da esa situación. ]

2) Los 90 g de agua van de 0°C a 40°C también.... no entiendo por qué pusiste (40°C - 20°C), ése es el otro error.

[Nota: Directamente, podrías haber juntado el agua que era hielo (60 g), y los 90 g de agua, y pasar los 150 g directamente de 0°C a 40°C.... para hacer una cuenta menos.]

Avisáme si te queda alguna duda.

Saludos,
Miriam
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#3
Hola profe,


Ahora si pude comprender mis errores, porque estas temperatura de 20°C donde hice la operación de (40°C - 20°C) fue porque como el enunciado dice a presión atmosférica normal, pensé en (Condiciones normales de Presión y temperatura (1atm y 20°C)) por eso fue que lo puse pero ahora que veo solo habla de la presión mas no de CNPT.

Cuando me dices que "Los 90 g de agua van de 0°C a 40°C también", es porque en el enunciado dice "en equilibrio termino" serán mismas temperaturas al inicio y fin (en este ejercicio).

Otra duda, sume los dos calores tanto del hielo derretido como el del agua, (Qtotal= 4800 cal) y los pase a joule porque la potencia es en watts (me dio 20000 J) este calor lo dividí por el tiempo que serian 60 segundos, pero me da 333,3 Watt la potencia, y la respuesta es 753. Si la consigna me dice "La potencia media recibida por el sistema (en watt), potencia media es la suma de las potencias y bueno lo hice y me dio lo mismo, se que el sistema es el agua y el hielo, pero no comprendo porque no me da la respuesta.

Gracias,
Natalia
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#4
Hola Natalia,

Efectivamente, lo de presión atmosférica normal, se refiere solamente a que la presión atmosférica es de 101300 Pa aproximadamente. ¿Para qué es ese dato? Es porque a esa presión, la temperatura de fusión del hielo es 0°C... si la presión atmosférica fuera otra, CAMBIA la temperatura de fusión del hielo, también cambia la temperatura de ebullición del agua, etc.

Con respecto al equilibrio térmico: lo que implica el enunciado es que, ANTES de introducir el calentador en el recipiente, se tenía el agua y el hielo en equilibrio térmico. Si la presión atmosférica es la normal, el agua y el hielo SOLAMENTE pueden estar EN EQUILIBRIO, a 0°C.

O sea que al decir que están en equilibrio térmico a presión atmosférica normal, tácitamente están diciendo que:
1) el agua y el hielo están a 0°C.
2) La temperatura de fusión del hielo va a ser de 0°C.

Pero obviamente, al introducir el calentador deja de haber equilibrio térmico!!!! Si hubiera equilibrio térmico todo el tiempo, no se estaría calentando nada y no habría problema para resolver!! La situación de "equilibrio térmico" es sólo la inicial, ni bien cambie una temperatura o se funda un poquito de hielo, chau equilibrio.

Cita:Cuando me dices que "Los 90 g de agua van de 0°C a 40°C también", es porque en el enunciado dice "en equilibrio termino" serán mismas temperaturas al inicio y fin (en este ejercicio).

NO, nada que ver, fijáte lo que comenté arriba sobre equilibrio térmico. Sólo se da en el momento inicial. Mientras las sustancias se calientan ya NO hay equilibrio térmico.

La temperatura final es dato, ya que dicen que al final de todo, hay agua a 40°C.

Cita:Otra duda, sume los dos calores tanto del hielo derretido como el del agua, (Qtotal= 4800 cal) y los pase a joule porque la potencia es en watts (me dio 20000 J)

Es imposible que Qtotal sea 4800 cal, ya que ese calor es solamente el recibido por el hielo al fundirse (fijáte en tu propia resolución más arriba... esa parte está bien). Tenés que tener en cuenta también, el cambio de temperatura de 0°C a 40°C... de TODA el agua (de la que era hielo, y de la que ya era agua desde el comienzo).

Te recomiendo que releas bien todo esto, y también la teoría de calorimetría. Avisáme si te quedan dudas.

Saludos,
Miriam
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