Se calienta un trozo de hielo que se encuentra a –20 °C, hasta transformarlo en agua a 90 °C. Explica, de forma cualitativa, el calor que se consume en el proceso, detallando cada uno de los pasos.
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Se calienta un trozo de hielo que se encuentra a -20 °C
Home/Ejercicios/Q 865
Respondida
Para comprender el proceso de calentamiento de un trozo de hielo a partir de -20 °C hasta convertirlo en agua a 90 °C, aplicaremos los principios fundamentales de la termodinámica. A continuación, veremos cada paso del proceso
Paso 1: Calentamiento del hielo a -20 °C hasta 0 °C
El hielo a -20 °C absorbe calor y experimenta un aumento de temperatura hasta 0 °C. Utilizaremos la fórmula del calor específico para calcular la cantidad de calor absorbido:
\[Q_1 = m \cdot c_e \cdot \Delta T_1\]
Paso 2: Fusión del hielo a 0 °C
El hielo a 0 °C absorbe calor y experimenta un cambio de estado a agua líquida. La cantidad de calor absorbido durante la fusión se calcula utilizando la fórmula:
\[Q_2 = m \cdot L_f\]
\(L_f\) es el calor latente de fusión del hielo.
Paso 3: Calentamiento del agua líquida de 0 °C a 90 °C
El agua a 0 °C absorbe calor y aumenta su temperatura hasta 90 °C. Aplicamos nuevamente la fórmula del calor específico:
\[Q_3 = m \cdot c_e \cdot \Delta T_2\]
\(\Delta T_2\) es el cambio de temperatura en esta etapa.
Calor total consumido en el proceso:
La cantidad total de calor consumido en todo el proceso es la suma de los calores absorbidos en cada paso:
\[Q_T = Q_1 + Q_2 + Q_3\]