Foros Ciencias Galilei

Hola, ¿que tal? Los siguientes problemas me están costando mas de la cuenta realizarlos, así que agradecería una respuesta detallada para ver si por fin puedo entenderlos :) Desde ya, ¡¡muchísimas gracias!!

1) En un recipiente calorimétrico ideal se colocan 120g de hielo a 0°C junto con 40g de vapor de agua a 100°C. Determinar la temperatura de equilibrio del sistema y la composición de la mezcla final.

2) Un calorímetro contiene 200g de agua y 20g de hielo en quilibrio térmico. Se introducen en dicho calorímetro 100g de vapor de agua a 100°C. Calcular la temperatura final y la composición final de la mezcla.

Lv = 540 cal/g   (calor latente vaporización)
Lf = 80 cal/g      (calor latente fusión)
ce = 1 cal/(g·K)   (calor específico agua)

Qv,f = Lv,f·m   (cambio de estado)
Q = m·ce·∆t    (cambio de temperatura)

Vamos a ver que se puede hacer con la energía del vapor al licuarse:

Qv = 40·540 = 21600 cal

Para fundir el hielo hace falta:

Qf = 120·80 = 9600

Con los 21600 cal fundimos todo el hielo (120 g de hielo a agua a 0º).

9600 cal cedidos por el vapor son una masa de  m = 9600/540 = 17,778 g que se han converido a agua a 100º

y sobran 40 - 17,778 = 22,222 g que sigue en forma de vapor

Llamemos t a la temperatura final de la mezcla:

Ceden calor al vapor y el agua procedente de él. Toma calor el agua procedente del hielo

22,22·540 + 17,778·1·(100-t) = 120·1·(t - 0)

t = 99,99 ≅ 100 ºC    (agua)

-----------------------------
Comprobación:

calor fundir hielo + calor pasar agua de 100  = calor licuar vapor

120·80 + 120·100 = 21600

fundir hielo + calentar hielo y agua = calor licuar vapor + enfriar agua hasta t desde 100º

20·80 + 220·1·(t - 0) = 100·540 + 100·1·(100 - t)      =>  t = 195

Esto indica que no se licúa todo el vapor y que todo el agua se pondría a 100º . Llamemos 'x' a la cantidad de vapor que de licúa:

calor procedente licuación = fundir hielo + calentar agua hasta 100º
x·540 = 20·80 + (200 + 20)·100   =>  x = 43,704  g de vapor licuados

quedan en forma de vapor 100 - 43,704 = 56,3 g

Quedan 56,3 g de vapor a 100 º

y de agua a 100º  →   220 + 43,704 = 263,7 g

Hola, discúlpame que me haya tardado tanto en contestar, te súper agradezco por ayudarme en esto, gracias a vos, por fin lo pude entender, estoy muy contenta :)
¡¡Te mando muchos saludos!!