Pregunta # f9cc1

Responder:

Todo el hielo se derrite y la temperatura final del agua es # 100 ^ oC # Con una pequeña cantidad de vapor.

Explicación:

En primer lugar, creo que esto está en la sección equivocada.

Segundo, es posible que haya malinterpretado algunos datos que, si se modifican, pueden cambiar la forma de resolver el ejercicio. Compruebe los siguientes factores:

Supongamos lo siguiente:

• La presión es atmosférica.
• El 20g en # 100 ^ oC # Es vapor saturado, NO agua.
• Los 60g en # 0 ^ oC # Es hielo, NO agua.

(El primero solo tiene cambios numéricos menores, mientras que el segundo y el tercero tienen cambios importantes)

Hay diferentes escenarios para esto. Supongamos que el hielo se derrite y se convierte en agua. La clave aquí es entender que a medida que el agua cambia de fase (sólido, líquido, gas = hielo, agua, vapor), el calor dado durante la transición No aumentará la temperatura. Este calor se llama el calor latente.

Por lo tanto, el hielo consumirá algo de energía para derretirse (derritiendo el calor latente).

El vapor consumirá algo de energía para evaporarse (hirviendo calor latente).

Por lo tanto, si tomamos como referencia la temperatura. # T_0 = 0 ^ oC # (como hacen muchas mesas de ingeniería y manuales) El hielo tiene un cambio de calor negativo y el vapor tiene un cambio de calor positivo.. Por lo tanto, la energía final será igual a:

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

• Hielo # ΔΗ_ (i) #

Según The Engineering Toolbox - Calores latentes de fusión, el calor latente de fusión es igual a # 334 (kJ) / (kg) # Pero por 20 gramos:

# ΔΗ_ (i) = 334 (kJ) / (kg) * 0.060kg = 20.04kJ #

Eso significa que si TODO el hielo se derrite, entonces se necesitan 6.68 kJ.

• Vapor # ΔΗ_ (s) #

De acuerdo con The Enginnering Toolbox - Steam Properties, el calor total del vapor si hierve a # 100 ^ oC # es # 2675.43 (kJ) / (kg) # Pero por 60 gramos:

# ΔΗ_ (s) = 2675.43 (kJ) / (kg) * 0.020kg = 53.51kJ #

• Energía final

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

# Q = 53.51-20.04 #

# Q = 33.47kJ #

Para el total de # 20grams + 60grams = 80grams = 0.08kg #:

# Q = 33.47 / 0.08 (kJ) / (kg) = 418.34 (kJ) / (kg) #

• Conclusión

La tabla en The Enginnering Toolbox - Steam Properties dice que el máximo calor sensible del agua sin vapor es # 417.51 (kJ) / (kg) # Por lo tanto, dado que el calor final es (incluso ligeramente) más grande, el agua está hirviendo a # 100 ^ oC #. La única diferencia con el vapor inicial es que estaba saturado (sin agua líquida), mientras que ahora es principalmente agua con un poco de vapor.