Calculation of the equilibrium temperature Mixture of substances at different temperatures.

Summary

Este video presenta un problema sencillo de calorimetría en el que se mezclan dos masas de agua a diferentes temperaturas: 25 kg de agua a 20°C y 1.5 kg a 100°C. El objetivo es calcular la temperatura de equilibrio tras la mezcla, usando principios de transferencia de calor. A través de las fórmulas de calor específico, se determina que el calor perdido por el agua caliente se transfiere completamente al agua fría. Al resolver la ecuación de equilibrio, se obtiene que la temperatura final del sistema es de 50°C. Este ejercicio muestra cómo aplicar conceptos de termodinámica en problemas prácticos.

Takeaways

• 😀 Se está resolviendo un problema de calorimetría con la mezcla de dos masas de agua a diferentes temperaturas.
• 😀 Se tiene 25 kilos de agua a 20°C y 1.5 kilos de agua a 100°C, ambos en estado líquido.
• 😀 El agua caliente (a 100°C) cede su calor al agua fría (a 20°C) hasta alcanzar una temperatura de equilibrio.
• 😀 La transferencia de calor entre los dos cuerpos de agua es completamente aislada, sin pérdidas al ambiente.
• 😀 Se usa la fórmula de calor específico: Q = m * c * ΔT, donde m es la masa, c es la capacidad calorífica y ΔT es el cambio de temperatura.
• 😀 La ecuación de conservación de energía establece que el calor ganado por el agua fría es igual al calor perdido por el agua caliente.
• 😀 La temperatura final (de equilibrio) será entre 20°C y 100°C, ya que el agua fría se calienta y el agua caliente se enfría.
• 😀 El calor ganado por el agua fría se calcula multiplicando su masa, la capacidad calorífica y la diferencia entre la temperatura final y la inicial.
• 😀 El calor perdido por el agua caliente se calcula de manera similar, pero con la diferencia de temperatura entre la temperatura final y 100°C.
• 😀 Tras despejar la ecuación, se encuentra que la temperatura de equilibrio es 50°C, que es el resultado final de la mezcla.
• 😀 Se concluye que no hubo cambio de estado (el agua permaneció líquida) y que el equilibrio térmico se alcanza a 50°C.

Q & A

¿Qué tipo de problema se está resolviendo en el video?

El video trata sobre un problema de calorimetría, específicamente de mezclar dos cantidades de agua a diferentes temperaturas para encontrar la temperatura de equilibrio del sistema.

¿Cuáles son las dos masas de agua mencionadas en el problema?

Las dos masas de agua son 25 kilos a 20°C (agua fría) y 1.5 kilos a 100°C (agua caliente).

¿Qué ocurre cuando se mezclan estas dos masas de agua?

El agua caliente a 100°C cede su calor al agua fría a 20°C, hasta que ambas alcanzan una temperatura de equilibrio común, sin que se pierda calor al exterior debido a que el sistema está aislado.

¿Qué fórmula se usa para calcular el calor intercambiado entre las sustancias?

La fórmula utilizada es Q = m * c * ΔT, donde 'm' es la masa de la sustancia, 'c' es su capacidad calorífica específica, y ΔT es la variación de temperatura.

¿Qué representa el calor ganado por el agua fría?

El calor ganado por el agua fría (Q₁) depende de su masa, la capacidad calorífica del agua y la variación de temperatura entre la temperatura final y la inicial (20°C).

¿Por qué el calor perdido por el agua caliente se considera negativo?

El calor perdido por el agua caliente (Q₂) es negativo porque esta sustancia pierde calor, y la variación de temperatura es negativa (la temperatura final es menor que la inicial).

¿Qué significa que el calor perdido por el agua caliente se transfiera completamente al agua fría?

Significa que todo el calor liberado por el agua caliente se transfiere al agua fría, sin que haya pérdida de calor al exterior, ya que el sistema está aislado (calorimétricamente cerrado).

¿Qué ocurre con las ecuaciones cuando se igualan los calores ganados y perdidos?

Las ecuaciones se igualan para resolver el sistema y encontrar la temperatura de equilibrio, ya que el calor perdido por el agua caliente es igual al calor ganado por el agua fría.

¿Cómo se resuelve para la temperatura de equilibrio?

Se sustituye en las ecuaciones las masas, las capacidades caloríficas y las variaciones de temperatura. Luego, se despeja la temperatura de equilibrio y se obtiene como resultado 50°C.

¿Por qué la temperatura final está entre 20°C y 100°C?

La temperatura final está entre 20°C y 100°C porque el agua fría se calienta, pero no puede superar los 100°C, y el agua caliente se enfría, pero no puede bajar de los 20°C.