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Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
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GonzaloRamirez Sin conexión
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Mensaje: #1
Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II) Dudas y recomendaciones Física II
Hola, estoy complicado con un ejercicio de calorimetría que me sorprendió bastante, dice así:

Un termo contiene una muestra de agua de masa M1= 2,6 Kg, a temperatura T10=0°C. Luego se agregan cubos de hielo cuya masa total es M2= 0,9 Kg y su temperatura es T20= -13°C. Determine el porcentaje de la masa total que será hielo cuando el sistema recupere el equilibrio térmico.

R: 27,9 %

No logro comprender lo que sucede, plantee las siguientes ecuaciones para encontrar la temperatura final:
Qh2o = mh20 . Cea . (Tf - Ti) --> Calor cedido por el agua
Qh = mhielo . Cehielo . (Tf - Ti ) --> Calor cedido por el hielo
Qlhielo = mhielo . Lh --> Calor que requiere el hielo para congelarse

Por lo que dice el enunciado, solo una parte de la masa total será hielo y otra no, pero no comprendo lo que sucede, si alguien me explica mas o menos como va la mano lo puedo resolver sin problema , esto del agua a 0°C me complicó gracias!
16-12-2020 10:27
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gfl Sin conexión
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Mensaje: #2
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
(16-12-2020 10:27)GonzaloRamirez escribió:  Hola, estoy complicado con un ejercicio de calorimetría que me sorprendió bastante, dice así:

Un termo contiene una muestra de agua de masa M1= 2,6 Kg, a temperatura T10=0°C. Luego se agregan cubos de hielo cuya masa total es M2= 0,9 Kg y su temperatura es T20= -13°C. Determine el porcentaje de la masa total que será hielo cuando el sistema recupere el equilibrio térmico.

R: 27,9 %

No logro comprender lo que sucede, plantee las siguientes ecuaciones para encontrar la temperatura final:
Qh2o = mh20 . Cea . (Tf - Ti) --> Calor cedido por el agua
Qh = mhielo . Cehielo . (Tf - Ti ) --> Calor cedido por el hielo
Qlhielo = mhielo . Lh --> Calor que requiere el hielo para congelarse

Por lo que dice el enunciado, solo una parte de la masa total será hielo y otra no, pero no comprendo lo que sucede, si alguien me explica mas o menos como va la mano lo puedo resolver sin problema , esto del agua a 0°C me complicó gracias!

Asi viendolo rapido lo que va a pasar es que el agua le va a entregar calor a los hielos, por ende va a "perder calor", lo que va a pasar es que se va a congelar una parte de ese agua.
16-12-2020 13:17
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[-] gfl recibio 1 Gracias por este post
GonzaloRamirez (16-12-2020)
GonzaloRamirez Sin conexión
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Mensaje: #3
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
(16-12-2020 13:17)gfl escribió:  
(16-12-2020 10:27)GonzaloRamirez escribió:  Hola, estoy complicado con un ejercicio de calorimetría que me sorprendió bastante, dice así:

Un termo contiene una muestra de agua de masa M1= 2,6 Kg, a temperatura T10=0°C. Luego se agregan cubos de hielo cuya masa total es M2= 0,9 Kg y su temperatura es T20= -13°C. Determine el porcentaje de la masa total que será hielo cuando el sistema recupere el equilibrio térmico.

R: 27,9 %

No logro comprender lo que sucede, plantee las siguientes ecuaciones para encontrar la temperatura final:
Qh2o = mh20 . Cea . (Tf - Ti) --> Calor cedido por el agua
Qh = mhielo . Cehielo . (Tf - Ti ) --> Calor cedido por el hielo
Qlhielo = mhielo . Lh --> Calor que requiere el hielo para congelarse

Por lo que dice el enunciado, solo una parte de la masa total será hielo y otra no, pero no comprendo lo que sucede, si alguien me explica mas o menos como va la mano lo puedo resolver sin problema , esto del agua a 0°C me complicó gracias!

Asi viendolo rapido lo que va a pasar es que el agua le va a entregar calor a los hielos, por ende va a "perder calor", lo que va a pasar es que se va a congelar una parte de ese agua.

Gracias, veo como puedo plantearlo, saludos.
16-12-2020 18:59
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luchovl2 Sin conexión
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Mensaje: #4
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
Hola Gonzalo.
El agua ya está a la mínima temperatura que puede estar en estado líquido (suponiendo CNPT y blabla).
El hielo puede subir de los -13°C a los 0°C sin cambiar de estado.
Por lo tanto, la diferencia de temperatura produce un flujo de calor hacia el hielo, lo que le va subiendo la temperatura, y a su vez va congelando el agua (porque más fría no puede estar).
Viendo que la masa de agua es tanto mayor al hielo, podés de antemano prever que no se va a congelar toda el agua, por lo tanto la temperatura de equilibrio será 0°C.

Digo eso porque, ponele que hubiera menos agua, y/o que el hielo estuviera mucho más frió. En ese caso, tal vez toda el agua se congelaría e incluso se enfriaría debajo del 0°C.
Pero no es este el caso.
16-12-2020 20:50
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GonzaloRamirez Sin conexión
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Mensaje: #5
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
(16-12-2020 20:50)luchovl2 escribió:  Hola Gonzalo.
El agua ya está a la mínima temperatura que puede estar en estado líquido (suponiendo CNPT y blabla).
El hielo puede subir de los -13°C a los 0°C sin cambiar de estado.
Por lo tanto, la diferencia de temperatura produce un flujo de calor hacia el hielo, lo que le va subiendo la temperatura, y a su vez va congelando el agua (porque más fría no puede estar).
Viendo que la masa de agua es tanto mayor al hielo, podés de antemano prever que no se va a congelar toda el agua, por lo tanto la temperatura de equilibrio será 0°C.

Digo eso porque, ponele que hubiera menos agua, y/o que el hielo estuviera mucho más frió. En ese caso, tal vez toda el agua se congelaría e incluso se enfriaría debajo del 0°C.
Pero no es este el caso.

Gracias por responder
Osea que las ecuaciones quedarían así?

Qagua = 0 (Calor que aporta el agua, es cero, porque Tf=0 y Ti=0)
Qhielo = mh .Ceh.(Tf-Ti) (Calor que aporta el hielo, me da 6,201)
Qaguacong = ma.La (Calor que requiere el agua para congelarse, con calor latente La=540)

Sumo todo y igualo a cero para despejar ma pero no obtengo un resultado correcto, debo estar planteando mal las ecuaciones, siento que me falta una
16-12-2020 21:36
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luchovl2 Sin conexión
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Mensaje: #6
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
El calor del hielo me da distinto. No sé qué unidadas estás usando, pero ni en jules ni en calorías me da eso.
Y el calor latente de fusión del hielo no es ese, según Google. Ni en jules ni en calorías.

Después, no me cierra eso de "sumo todo e igualo a cero".
La cuarta ecuación es que Qhielo es igual Qaguacong. O sea, el calor que recibe el hielo se lo entrega el agua al congelarse.
17-12-2020 10:23
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GonzaloRamirez Sin conexión
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Mensaje: #7
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
(17-12-2020 10:23)luchovl2 escribió:  El calor del hielo me da distinto. No sé qué unidadas estás usando, pero ni en jules ni en calorías me da eso.
Y el calor latente de fusión del hielo no es ese, según Google. Ni en jules ni en calorías.

Después, no me cierra eso de "sumo todo e igualo a cero".
La cuarta ecuación es que Qhielo es igual Qaguacong. O sea, el calor que recibe el hielo se lo entrega el agua al congelarse.

Te comento como me quedó.
Tomando calor latente 80 me dio, queda:

0,9 . 0,53 . 13 = MAguaCongelada . 80
MAguaCongelada = 0,775125

Entonces queda MTotalHielo = 0,9 + 0,775125 = 0,9775125 (Masa que había de hielo mas la que se formo por el congelamiento del agua)

Y por ultimo, el % de masa de hielo queda: 0,977512 / 3,5 * 100 = 27,9 % .

Aunque no entiendo por que tengo que tomar el calor latente 80, si ese calor latente es el que se usa cuando pasamos de hielo a agua, no de agua a hielo... Pero así es la única forma en la que dio, tenes alguna explicación para esto?
(Este mensaje fue modificado por última vez en: 17-12-2020 20:18 por GonzaloRamirez.)
17-12-2020 20:18
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luchovl2 Sin conexión
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Registro en: May 2009
Mensaje: #8
RE: Ayuda con ejercicio de Calorimetría (Fisica II)
Te sugiero fuertemente, al resolver ejercicios, siempre anotar las magnitudes con sus unidades. Te vas terminar ahorrando muchos errores a la larga.

El calor latente es del cambio de fase, en ambos sentidos, cambiando el signo según corresponda.
Para pasar de sólido a líquido hay que entregarle energía.
Para pasar de líquido a sólido hay que quitarle energía (cambio de signo).

No tengo la explicación de eso.
17-12-2020 22:49
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[-] luchovl2 recibio 2 Gracias por este post
GonzaloRamirez (18-12-2020), GonzaloRamirez (18-12-2020)
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