NO ME SALEN
   (APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   CALOR Y TERMODINÁMICA

 

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10) Si se calientan 200 g de estaño sólido, inicialmente a 82ºC, su temperatura varía con el calor entregado como se indica en el gráfico adjunto. Calcule:
a) El calor específico del estaño sólido y su calor latente de fusión.
b) ¿Cuál es el estado del estaño cuando se le han entregado 3.000 cal?
 

La parte relevante de este ejercicio (ése es su sentido) es que aprendas a interpretar el gráfico que te adjunta, que recibe el nombre de curva de calentamiento.

El calor específico del estaño sólido lo tenés que buscar el la parte inicial ascendente (que te coloreé de azul) del gráfico. Fijate que fueron necesarias 1.620 cal para elevar la temperatura en 150 ºC ( desde 82 ºC hasta 232 ºC). Luego, aplicando la ley que describe el calentamiento de los materiales:

QH = mSn . cSn . ΔT

1.620 cal = 200 g . cSn . 150 ºC

Despejamos el calor específico:

cSn = 1.620 cal / 200 g . 150 ºC

   

            cSn = 0,054 cal/gºC

   

Si se le entregaron 3.000 cal significa que estás en la parte horizontal de la curva de calentamiento (que te pinté de rojo). Es la parte en que, en este caso, el estaño se va derritiendo y pasando al estado líquido. El parámetro que caracteriza el fundido de cada material se llama calor latente de fusión, LF, que representa el cociente entre el calor necesario para fundirlo totalmente y la masa total fundida. La ley que describe el proceso es:

Q = LF . m

En nuestro caso hicieron falta 2.760 cal (4.380 menos 1.620 cal) para fundir 200 g... luego:

LFSn = 2.760 cal / 200 g = 13,8 cal/g

Conociendo este parámetro... podemos responder la segunda pregunta, porque de las 3.000 cal entregadas, 1.620 cal se usaron para elevar la temperatura hasta su punto de fusión (recién allí empieza a derretirse). Nos restan 1.380 cal que servirán para derretir una parte del estaño, mlíq...

mlíq = 1.380 cal / 13,8 cal/g

   

           mlíq = 100 g

   
De modo que tendremos 100 g sólidos, 100 g líquidos, y todo a la misma temperatura -lógicamente- de 232 ºC.    

Desafío: ¿Cómo sería una curva de enfriamiento para el estaño?

 
   
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