Energía necesaria para fundir y calentar 500 g de hielo

, por F_y_Q

Calcula la energía que hay que suministrar a 500 g de hielo a -5\ ^\circ C para que pasen a agua líquida a 40\ ^\circ C.
Datos: c_e(hielo) = 0,5\ cal\cdot (g\cdot ^\circ C)^{-1} ; c_e(agua) = 1\ cal\cdot (g\cdot ^\circ C)^{-1} ; l_f = 334\ J\cdot g^{-1}


SOLUCIÓN:

El proceso que debemos hacer contiene un cambio de estado porque el hielo ha de fundirse y hacerse agua líquida. Dividimos el proceso en tres etapas:
a) Calentamiento del hielo hasta los 0 ºC:

Q_1 = m\cdot c_e\cdot (T_f - T_i) = 500\ g\cdot 0,5\frac{cal}{g\cdot ^\circ C}\cdot (0 - (-5))^\circ C = 1,25\cdot 10^3\ cal

b) Cambio de fase (fusión):

Q_2 = m\cdot l_f = 500\ g\cdot 334\frac{J}{g} = 1,67\cdot 10^5\ J

Convertimos los julios en calorías para que las unidades sean homogéneas:
1,67\cdot 10^5\ J\cdot \frac{1\ cal}{4,18\ J} = 4\cdot 10^4\ cal
c) Calentamiento del agua hasta los 40 ºC:

Q_3 = m\cdot c_e\cdot (T_f - T_i) = 500\ g\cdot 1\frac{cal}{g\cdot ^\circ C}\cdot (40 - 0)\ ^\circ C = 2\cdot 10^4\ cal

El calor total será la suma de los calores anteriores:

\bf Q_T = 6,125\cdot 10^4\ cal