Ejercicio sencillo si los hay.

El calor necesario para derretir el hielo, llamémoslo Q₁, se calcula de la siguiente manera:

Q₁ = m . L_F

Donde L_F es el calor de fusión del agua, que vale 80 cal/g, y es el calor necesario para derretir hielo a 0 ºC, por gramo de hielo. Entonces:

Q₁ = 20 g . 80 cal/g = 1.600 cal

Con esa cantidad de calor tendremos 20 g de hielo a 0 ºC. Convendrás conmigo en que antes de empezar a evaporarse, toda la masa de agua debe alcanzar la temperatura de 100 ºC. ¿No? Bien calculemos el calor necesario para hacer eso solo. Llamémoslo Q₂.

Q₂ = m . c . ΔT

Donde m es la masa de agua, c es su calor específico que vale 1 cal/g°C, y ΔT es el aumento de temperatura, o sea, 100 ºC. Entonces:

Q₂ = 20 g . 1 cal/g°C . 100 °C = 2.000 cal

El calor necesario para evaporar 5 g de agua a 100 °C, llamémoslo Q₃, se calcula de la siguiente manera:

Q₃ = m . L_V

Donde L_V es el calor de vaporización del agua, que vale 540 cal/g, y es el calor necesario para evaporar agua a 100 ºC, por gramo de agua. Entonces:

Q₃ = 5 g . 540 cal/g = 2.700 cal

Finalmente, el calor necesario para desarrollar todo el proceso descripto en el enunciado no es otro que la suma de los procesos intermedios:

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Desafío: ¿Cuánto calor habría que quitarle a ese sistema final para congelarlo completamente?