[Risolto] urgente fisica

Q1 = c ferro * m ferro * (Te - 352°C); il ferro cede calore Q1 all'acqua.

Q2 = c acqua * m acqua * (Te - 20°C); l'acqua assorbe il calore Q2.

Q latente vaporizzazione Lf = 2,272 * 10^6 J /kg;

c ferro = 560 J/kgK.

Q1 + Q2 = 0;

c ferro * m ferro * (Te - 352°C) + c acqua * m acqua * (Te - 20°C) = 0;

Te = (cFe * mFe * 352° + cH2O * mH2O * 20°) / (cFe * mFe + cH2O * mH2O).

Te = (560 * 0,825 * 352° + 4186 * 0,040 * 20°) /(560 * 0,825 + 4186 * 0,040 ).

Te = 1,660 * 10^5 / 629,44 = 263,7 °C >> 100°

Fino a 100 ° l'acqua rimane liquida poi diventa vapore.

Q ceduto dal ferro:

QFe = 560 * 0,825 * (263,7° - 352° ) = - 40802 J;

Q acqua = 4186 * 0,040 * (100° - 20°) + Lf * m ;

m = acqua che diventa vapore.

Q acqua = + 13395 + 2,272 * 10^6 * m;

2,272 * 10^6 * m = + 40802 - 13395;

m = 27407 / (2,272 * 10^6) = 0,012 kg = 12 grammi. 

Un blocco di ferro di massa m = 825 g è riscaldato fino a raggiungere la temperatura di 352°C poi viene messo in un contenitore (con capacità termica trascurabile) che contiene 40 g di acqua a 20°C. Qual è la temperatura di equilibrio? Supponiamo che la tua risposta sia 100°C determina la quantità di acqua trasformata in vapore (il calore specifico del ferro in questo caso è 560 j/(kg k)

E acqua = 40*4,19*20 = 3352 joule 

E ferro = 825*0,56*352 =162.624 joule

E1 = energia per portare l'acqua da 20 a 100°C = 3352*80/20 = 13.408 joule 

E2 = energia per vaporizzare 40 g d'acqua = 2260*40 = 89.600 joule a 100*C

Energia ferro residua Efr = 162.624-(13.408+89.600) = 59.600 joule 

59.600 = (Te-100)*(40*2)+Te(825*0,56)

59.600+8.000 = 542Te

Te = 67.600 / 542 = 124° (vapore surriscaldato)