Esercizio di Termodinamica
Buonasera,
ho il seguente esercizio e non so come impostarlo:
Si calcoli la massa di vapore a 120 °C che deve essere introdotta in un contenitore adiabatico dove si
trovano 150 g di ghiaccio a -10 °C per produrre acqua a 50 °C.
Potete darmi alcuni suggerimenti?
Grazie.
ho il seguente esercizio e non so come impostarlo:
Si calcoli la massa di vapore a 120 °C che deve essere introdotta in un contenitore adiabatico dove si
trovano 150 g di ghiaccio a -10 °C per produrre acqua a 50 °C.
Potete darmi alcuni suggerimenti?
Grazie.
Risposte
Sarebbe bene che in generale posti prima qualche tentativo.
Comunque ammetto che l'esercizio è un pò arzigogolato, per cui ti do la traccia di risoluzione.
Devi impostare un bilancio energetico, tenendo conto che:
a) il vapore (che ipotizziamo a 1 bar) dovrà cedere calore e raffreddarsi fino a 100 gradi, rilasciare il calore di vaporizzazione e quindi diventare acqua a 100 gradi. e quindi cedere calore fino a raggiungere 50 gradi
b) il ghiaccio dovrà essere riscaldato fino a 0 gradi, assorbire il calore di liquefazione, diventare acqua a 0 gradi e quindi essere riscaldato fino a 50 gradi.
Ovviamente Qa = Qb e questo ti permette di trovare la massa di vapore incognita.
Comunque ammetto che l'esercizio è un pò arzigogolato, per cui ti do la traccia di risoluzione.
Devi impostare un bilancio energetico, tenendo conto che:
a) il vapore (che ipotizziamo a 1 bar) dovrà cedere calore e raffreddarsi fino a 100 gradi, rilasciare il calore di vaporizzazione e quindi diventare acqua a 100 gradi. e quindi cedere calore fino a raggiungere 50 gradi
b) il ghiaccio dovrà essere riscaldato fino a 0 gradi, assorbire il calore di liquefazione, diventare acqua a 0 gradi e quindi essere riscaldato fino a 50 gradi.
Ovviamente Qa = Qb e questo ti permette di trovare la massa di vapore incognita.
Buongiorno,
ho provato in questo modo, ma forse mi sono perso. Ho qualche dubbio perché se il principio cardine della calorimetria asserisce che Qass = -Qced allora ho sbagliato. Mi confermate?
ho provato in questo modo, ma forse mi sono perso. Ho qualche dubbio perché se il principio cardine della calorimetria asserisce che Qass = -Qced allora ho sbagliato. Mi confermate?
[xdom="Faussone"]Benvenuto/a.
@robi71
Per favore in futuro evita di postare immagini di questo tipo.
Le immagini vanno benissimo come integrazione al testo, ma da sole non vanno bene per vari motivi: un testo si capisce molto molto meglio (soprattutto con formule scritte bene), le immagini sono ospitate su siti esterni e dopo un poco vanno perse, rischiando di rendere la discussione incomprensibile.
Grazie.[/xdom]
@robi71
Per favore in futuro evita di postare immagini di questo tipo.
Le immagini vanno benissimo come integrazione al testo, ma da sole non vanno bene per vari motivi: un testo si capisce molto molto meglio (soprattutto con formule scritte bene), le immagini sono ospitate su siti esterni e dopo un poco vanno perse, rischiando di rendere la discussione incomprensibile.
Grazie.[/xdom]
Chiedo scusa, nella premura non ho letto, evidentemente, le regole. Cerco di trascrivere tutto e riposto.
@robi71
Grazie, se vuoi... Ma per questa volta non serve, buono per i prossimi messaggi.
Grazie, se vuoi... Ma per questa volta non serve, buono per i prossimi messaggi.
"robi71":
Buongiorno,
ho provato in questo modo, ma forse mi sono perso. Ho qualche dubbio perché se il principio cardine della calorimetria asserisce che Qass = -Qced allora ho sbagliato. Mi confermate?
Da dove viene quel segno meno?
Semplicemente devi considerare che il calore assorbito dal ghiaccio per arrivare alla temperatura finale è uguale al calore ceduto dal vapore per arrivare alla temperatura finale. Ovviamente la temperatura finale si suppone la stessa alla fine (altrimenti ci sarebbe ancora scambio di calore).
Quel segno meno può essere presente o no a seconda delle convenzioni adattate per il segno del calore disperso e ceduto da ciascun sotto-sistema, ma basta non perdere di vista il significato generale.
Vedo di riassumere i conti tenendo conto di questi dati (da Wikipedia):
Cp ghiaccio = 2.090 kJ/kg K, Cp acqua = 4.186 kJ/kg K
calore di fusione ghiaccio = 333.5 kJ/kg, calore di ebollizione acqua = 2272 kJ/kg (dati a 1.013 bar)
e inoltre:
Cp vapore = 2.020 kJ/kg K da tavole del vapore on line per 1.013 bar, 120 gradi
VAPORE
sia m in kg la quantità incognita di vapore:
da 120 a 100 gradi: Qa1 = 2.020*20*m = 40.4*m kJ
calore rilasciato da vapore a acqua: Qa2=2272* m kJ
acqua da 100 a 50 gradi: Qa3= 4.186*50*m = 209.3*m
Totale calore rilasciato dal vapore: Qa = (40.4+2272+209.3)*m = 2521,7*m
GHIACCIO
da -10 a 0 gradi: Qb1= 2.090 *10* 0.15 = 3.135 kJ
calore assorbito nella fusione: Qb2 = 0.15*333.5= 50.025 kJ
acqua fusa da 0 a 50 gradi: Qb3 = 4.186*50*0.15 = 31.395 kJ
Totale calore assorbito dal ghiaccio: Qb= 3.135 +50.025+31.395 = 84.555 kJ
Dovendo essere Qa=Qb si ha m=84.555/2521.7 kg = 0.0335 kg = 33.5 g
sperando di non aver fatto errori di conto.
Cp ghiaccio = 2.090 kJ/kg K, Cp acqua = 4.186 kJ/kg K
calore di fusione ghiaccio = 333.5 kJ/kg, calore di ebollizione acqua = 2272 kJ/kg (dati a 1.013 bar)
e inoltre:
Cp vapore = 2.020 kJ/kg K da tavole del vapore on line per 1.013 bar, 120 gradi
VAPORE
sia m in kg la quantità incognita di vapore:
da 120 a 100 gradi: Qa1 = 2.020*20*m = 40.4*m kJ
calore rilasciato da vapore a acqua: Qa2=2272* m kJ
acqua da 100 a 50 gradi: Qa3= 4.186*50*m = 209.3*m
Totale calore rilasciato dal vapore: Qa = (40.4+2272+209.3)*m = 2521,7*m
GHIACCIO
da -10 a 0 gradi: Qb1= 2.090 *10* 0.15 = 3.135 kJ
calore assorbito nella fusione: Qb2 = 0.15*333.5= 50.025 kJ
acqua fusa da 0 a 50 gradi: Qb3 = 4.186*50*0.15 = 31.395 kJ
Totale calore assorbito dal ghiaccio: Qb= 3.135 +50.025+31.395 = 84.555 kJ
Dovendo essere Qa=Qb si ha m=84.555/2521.7 kg = 0.0335 kg = 33.5 g
sperando di non aver fatto errori di conto.
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