Calor necesario para evaporar hielo
De Laplace
(Página creada con '==Enunciado== Calcule la cantidad de calor necesaria para llevar un bloque de hielo de 500 g inicialmente a −10 °C hasta el estado de vapor de agua a 115…') |
|||
| Línea 2: | Línea 2: | ||
Calcule la cantidad de calor necesaria para llevar un bloque de hielo de 500 g inicialmente a −10 °C hasta el estado de vapor de agua a 115 °C, manteniéndose la presión constante en 101.3 kPa. | Calcule la cantidad de calor necesaria para llevar un bloque de hielo de 500 g inicialmente a −10 °C hasta el estado de vapor de agua a 115 °C, manteniéndose la presión constante en 101.3 kPa. | ||
==Introducción== | ==Introducción== | ||
| + | El proceso completo se compone de cinco partes: tres aumentos de temperatura y dos cambios de fase. Cada aumento de temperatura sigue la fórmula | ||
| + | |||
| + | <center><math>Q = mc\,\Delta T</math></center> | ||
| + | |||
| + | donde <math>c</math> es el calor específico (a presión constante), que se supone con un valor constante para todo el rango de temperaturas (aunque diferente en cada fase). Un cálculo muy preciso debería tener en cuenta la variación del calor específico con la temperatura, resultando el calor | ||
| + | |||
| + | <center><math>Q = \int_{T_i}^{T_f} mc\,\mathrm{d}T</math></center> | ||
| + | |||
| + | Aquí nos quedaremos en la aproximación de que son constantes, con los valores respectivos para el hielo, el agua y el vapor | ||
| + | |||
| + | <center><math>c_h = 2.11\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}\cdot\mathrm{K}}\qquad\qquad c_a = 4.18\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}\cdot\mathrm{K}}\qquad\qquad c_{va} = 2.09\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}\cdot\mathrm{K}}</math></center> | ||
| + | |||
| + | En los cambios de fase la temperatura permanece constante y el calor se emplea en pasar el hielo a agua, o el agua a vapor. La cantidad de calor en cada caso es proporcional a la masa | ||
| + | |||
| + | <center><math>Q = m\,\Delta h</math></center> | ||
| + | |||
| + | donde la entalpía específica de fusión y la de ebullición tienen los valores | ||
| + | |||
| + | <center><math>\Delta h_f = 334\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}}\qquad\qquad \Delta h_v = 2257\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}}</math></center> | ||
| + | |||
==Hielo hasta el punto de fusión== | ==Hielo hasta el punto de fusión== | ||
==Fusión del hielo== | ==Fusión del hielo== | ||
Revisión de 13:13 25 feb 2012
Contenido |
1 Enunciado
Calcule la cantidad de calor necesaria para llevar un bloque de hielo de 500 g inicialmente a −10 °C hasta el estado de vapor de agua a 115 °C, manteniéndose la presión constante en 101.3 kPa.
2 Introducción
El proceso completo se compone de cinco partes: tres aumentos de temperatura y dos cambios de fase. Cada aumento de temperatura sigue la fórmula
donde c es el calor específico (a presión constante), que se supone con un valor constante para todo el rango de temperaturas (aunque diferente en cada fase). Un cálculo muy preciso debería tener en cuenta la variación del calor específico con la temperatura, resultando el calor
Aquí nos quedaremos en la aproximación de que son constantes, con los valores respectivos para el hielo, el agua y el vapor
En los cambios de fase la temperatura permanece constante y el calor se emplea en pasar el hielo a agua, o el agua a vapor. La cantidad de calor en cada caso es proporcional a la masa
donde la entalpía específica de fusión y la de ebullición tienen los valores
