Problema sugli stati di aggregazione della materia
Salve a tutti... Questo è il mio primo intervento nel forum e volevo che qualcuno mi desse una mano con questo problema che non riesco proprio a risolvere...
Per raffreddare 500 cm cubi di acqua, inizialmente alla temperatura T=28 °C, si utilizzano 60 g di ghiaccio alla temperatura T2= - 18 °C, direttamente immersi nell'acqua. Trascurando le dispersioni di calore, calcolare la temperatura di equilibrio.
Il risultato dovrebbe essere 15,5 °C.
Se qualcuno riesce a spiegarmelo o almeno riesce a darmi una dritta, ne sarei felicissimo...
Ciao e tutti...
Per raffreddare 500 cm cubi di acqua, inizialmente alla temperatura T=28 °C, si utilizzano 60 g di ghiaccio alla temperatura T2= - 18 °C, direttamente immersi nell'acqua. Trascurando le dispersioni di calore, calcolare la temperatura di equilibrio.
Il risultato dovrebbe essere 15,5 °C.
Se qualcuno riesce a spiegarmelo o almeno riesce a darmi una dritta, ne sarei felicissimo...
Ciao e tutti...
Risposte
La dritta è questa: il sistema è isolato e quindi non scambia calore con l'esterno. L'unica cosa che può avvenire è uno scambio di calore tra le due parti del sistema (A: 500 gr di acqua e B 60 gr di ghiaccio). Come prevedibile viste le quantità, alla fine il ghiaccio sarà completamente scolto e tutto sarà all'equilibrio termico (alla stessa temperatura). Pertanto quello che succede è che A si raffredda rimanendo liquido mentre B prima si riscalda come ghiaccio da -18 a 0, poi cambia di fase e quindi si riscalda come acqua da 0 alla temperatura di equilibrio. Quindi il bilancio da fare è questo (chiamo $X$ la temperatura di equilibrio):
Calore ceduto da A: Massa di A per calore specifico dell'acqua per (28-X)
Calore assorbito da B (tre voci) Massa di B per ((calore specifico del ghiaccio per 18)+(calore latente di solidificazione del ghiaccio)+(calore specifico dell'acqua per X))
Attento alle unità di misura.
Ho scritto le formule in italiano per cercare di indicare anche il ragionamento, non so se ci sono riuscito
eguagli le due quantità e ottieni una equazione in X. L'equazione ha senso fisico solo se X è positivo.
ciao
PS ho approssimato la densità di acqua e ghiaccio a $1 gr/{cm^3}$ se vuoi essere più preciso puoi calcolarti le masse di A e B con le densità precise alle temperature di partenza ma non credo che la correzione sia molto rilevante.
Calore ceduto da A: Massa di A per calore specifico dell'acqua per (28-X)
Calore assorbito da B (tre voci) Massa di B per ((calore specifico del ghiaccio per 18)+(calore latente di solidificazione del ghiaccio)+(calore specifico dell'acqua per X))
Attento alle unità di misura.
Ho scritto le formule in italiano per cercare di indicare anche il ragionamento, non so se ci sono riuscito
eguagli le due quantità e ottieni una equazione in X. L'equazione ha senso fisico solo se X è positivo.
ciao
PS ho approssimato la densità di acqua e ghiaccio a $1 gr/{cm^3}$ se vuoi essere più preciso puoi calcolarti le masse di A e B con le densità precise alle temperature di partenza ma non credo che la correzione sia molto rilevante.
Ok, grazie mille per la spiegazione... Sei stato molto esauriente!!!! 
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