calorías

¿Cuántas calorías requiere un bloque de hielo de 40 kg a –20°C para pasar, a presión atmosférica normal, al estado:

     a) líquido a 40°C.
     b) vapor a 100°C.
     c) 20 Kg. de líquido a100 °C en equilibrio con su vapor.
(Considere Lf = 80 cal/g; Lv = 540 cal/g y cp, hielo = 0,5 cal/g °C)


 
Este ejercicio es sencillo... pero fundamental. Te voy a mostrar una curva decalentamiento del agua, que es independiente de la masa de agua que estemos calentando (porque no le puse valores al calor recibido por el cuerpo de agua).
 
 

Te la voy a leer de izquierda a derecha. Elasunto comienza a unna temperatura de -20ºC. Al recibir calor, como cualquier cuerpo... aumenta la temperatura. Si la potencia con la que se recibe el calor es constante, el aumento de temperaturatambién será constante y la gráfica se corresponderá con una recta oblicua ascendente de pendiente típica (es el tramo rojo). Después te hago el cálculo del calor total necesario para que la temperaturaalcance los 0ºC.

 
 
La cuestión es que al alcanzar los 0ºC la gráfica se aplana mostrando que la temperatura deja de aumentar. Nos es que haya cesado el aporte de calor... es que el hielo se estáderritiendo. Los tramos horizontales de la gráfica (tramo verde) representan cambios de estado.
Cuando toda la masa de hielo se derritió, recién ahí el agua comienza a aumentar su temperatura (tramoceleste). Si te fijás, la pendiente (la inclinación) del segmento cewleste es bastante menor que la del segmento rojo. Eso nos está describiendo que el agua líguida es mas "dura" de calentar que elagua sólida. De hecho, el agua líquida es una de las sustancias más difíciles de calentar... hay que suministrarle mucho calor para que varíe su temperatura.
Al llegar a los 100ºC vuelve a plancharsela gráfica. Es otro cambio de estado: de líquido a gaseoso. Justo en inicio, cuando el agua alcanza los 100ºC, rompe el hervor, y mientras el agua hierve se va epaporando. Si el flujo de calor se...