Cual es la solución del siguiente problema? Fisica General
Una pieza de hierro de 1.20 kg, inicialmente a 550°C, se deja caer en una cubeta que contiene 20.0 kg de agua a 22.0°C. ¿Cuál es la temperatura final del sistema? (Ignore la capacidad térmica del contenedor y suponga que hierve una cantidad despreciable de agua.)
1 Respuesta
Supongamos que la temperatura final es t < 100 ºC
Como T - T0 = (t + 273) - (t0 + 273) = t - t0, en las variaciones de temperatura podremos usar siempre las temperaturas centígradas en lugar de las absolutas.
Calor cedido por el hierro, de calor específico 450 J/(kg·K)
Q(cedido) = m · c · (t - t0) = 1,20 · 450 · (t - 550) = 540 · t - 2,97 · 10^5 J
Calor absorbido por el agua, de calor específico 4180 K/(kg·K)
Q(absorbido) = 20 · 4180 · (t - 22) = 8,36 · 10^4 · t - 1,8392 · 10^6 J
El calor cedido cambiado de signo debe ser igual al calor absorbido:
-Q(cedido) = Q(absorbido)
- (540 · t - 2,97 · 10^5) = 8,36 · 10^4 · t - 1,8392 · 10^6
(8,36 · 10^4 + 540) · t = 1,8392 · 10^6 + 2,97 · 10^5
t = 25,4 ºC
Como la suposición inicial era correcta (25,4 < 100) el resultado obtenido es válido. Si hubiera resultado t >= 100 habría que rehacer el problema teniendo en cuenta la vaporización de toda o parte del agua.
