1 00:00:02,540 --> 00:00:08,820 El ejercicio consiste en pasar 4 kilos de hielo de menos 20 grados a 40. 2 00:00:09,039 --> 00:00:10,900 Esto necesita energía, necesita un calor. 3 00:00:11,000 --> 00:00:11,740 ¿De dónde se saca? 4 00:00:12,099 --> 00:00:16,079 Del vapor de agua a 100 grados con el que ponemos en contacto el hielo. 5 00:00:16,539 --> 00:00:21,480 De manera que el vapor de agua a 100 grados es la temperatura de cambio de estado. 6 00:00:21,980 --> 00:00:25,320 Entonces, ese vapor de agua desprende calor al cambiar de estado 7 00:00:25,320 --> 00:00:31,480 y luego sigue desprendiendo calor hasta enfriarse a los 40 grados, que es la temperatura de equilibrio. 8 00:00:31,480 --> 00:00:34,920 Bien, lo primero que tenemos que hacer, como digo siempre, es poner el esquema. 9 00:00:35,479 --> 00:00:40,479 Aquí tenemos por un lado el vapor a 100 grados centígrados, 10 00:00:41,420 --> 00:00:50,100 que la primera transformación que va a tener lugar es pasar a líquido a 100 grados, 11 00:00:50,240 --> 00:00:52,179 cambio de estado, sin variación de temperatura. 12 00:00:52,759 --> 00:00:59,560 Y luego este agua líquida pasa a 40 grados, que es la temperatura de equilibrio. 13 00:00:59,560 --> 00:01:03,079 ¿por qué sufre esta transformación el vapor? 14 00:01:03,240 --> 00:01:05,719 porque lo estamos poniendo en contacto con el hielo 15 00:01:05,719 --> 00:01:10,120 con 4 kilos de hielo que está a menos 20 grados centígrados 16 00:01:10,120 --> 00:01:15,959 entonces si le suministramos calor el hielo se calienta hasta 0 grados centígrados 17 00:01:15,959 --> 00:01:21,599 cambia de estado a líquido a 0 grados centígrados sin cambio de temperatura 18 00:01:21,599 --> 00:01:28,500 y el líquido se calienta hasta la temperatura de equilibrio que es 40 grados centígrados 19 00:01:28,500 --> 00:01:48,640 Es decir, tenemos un calor 1 que desprende el vapor al cambiar de estado, el 2 al enfriarse, el 3 el hielo lo absorbe al calentarse, el hielo cambia de estado y el agua líquida que procede del hielo se calienta hasta 40 grados. 20 00:01:49,540 --> 00:01:52,719 Ahora vamos a ir poniendo a qué corresponde cada uno de los calores. 21 00:01:52,719 --> 00:01:59,819 el primero es la masa de vapor, que lo desconocemos porque es lo que nos pide 22 00:01:59,819 --> 00:02:07,140 por el calor de cambio de estado, en este caso ya os comenté que era de condensación 23 00:02:07,140 --> 00:02:13,139 por lo tanto es menos 540 calorías partido gramo 24 00:02:13,139 --> 00:02:24,120 más, el siguiente es la masa de vapor que se enfría hasta los 40 grados 25 00:02:24,120 --> 00:02:31,060 Ya tenemos agua líquida, por tanto, el calor específico es una caloría partido gramo grado centígrado. 26 00:02:31,360 --> 00:02:35,680 Y la variación de temperatura es final menos inicial. 27 00:02:38,319 --> 00:02:52,699 Continuamos con el hielo, porque no lo he puesto, pero el calor uno más el dos más tres más cuatro más cinco es igual a cero. 28 00:02:52,699 --> 00:03:03,000 Y en este caso no tenemos en cuenta el equivalente en agua del calorímetro, suponiendo que lo hagamos en un calorímetro, o no tenemos en cuenta qué calor intercambia el recipiente donde se hace. 29 00:03:03,500 --> 00:03:06,000 Por tanto, lo despreciamos. 30 00:03:06,800 --> 00:03:10,719 Bien, continuamos con el calor 3, que es el del hielo. 31 00:03:10,719 --> 00:03:15,000 El del hielo que se calienta. Es una variación de temperatura. 32 00:03:15,000 --> 00:03:34,719 Por tanto, la masa del hielo, que es 4 por 10 elevado a 3 gramos, por el calor específico del hielo, que es 0,5 calorías partido gramo grado centígrado, y por la diferencia de temperatura, 0 grados menos menos 20 grados centígrados. 33 00:03:35,539 --> 00:03:36,780 Sigo por aquí abajo. 34 00:03:36,780 --> 00:03:46,719 Más, el calor 4 es la masa del hielo, es decir, los 4000 gramos que cambia de estado 35 00:03:46,719 --> 00:03:48,900 ¿Cuál es la entalpía de cambio de estado? 36 00:03:48,900 --> 00:03:55,680 En este caso absorbe 80 calorías gramo, que es lo que nos dice el enunciado 37 00:03:55,680 --> 00:03:57,599 No he copiado los datos, los tenéis en la hoja 38 00:03:57,599 --> 00:04:08,319 más el siguiente es el calor 5 que es la masa de hielo 4 por 10 elevado a 3 gramos 39 00:04:08,319 --> 00:04:14,599 por el calor específico que es esa masa de hielo que ya es agua líquida 40 00:04:14,599 --> 00:04:17,959 con lo cual una caloría partido gramo, grado centígrado 41 00:04:17,959 --> 00:04:26,019 y por la diferencia de temperatura que es 40 menos 0 grados centígrados 42 00:04:26,019 --> 00:04:28,600 todo esto igual a cero 43 00:04:28,600 --> 00:04:31,360 si hacemos ahora el cálculo de cada uno de los términos 44 00:04:31,360 --> 00:04:38,660 pues tendríamos el primero menos 540 masa de vapor 45 00:04:38,660 --> 00:04:46,279 el siguiente es menos 60 masa de vapor 46 00:04:46,279 --> 00:04:58,660 El siguiente sería los 20 grados de diferencia por 0,5 por 4.000 47 00:04:58,660 --> 00:05:02,939 Total, esto es los 40.000 48 00:05:02,939 --> 00:05:10,259 Voy a borrar el punto porque yo siempre el punto lo pongo como una coma para que no haya dudas 49 00:05:10,259 --> 00:05:14,379 Aquí lo pongo con comas, el separador de decimales 50 00:05:14,379 --> 00:05:17,500 porque es que si lo pongo con puntos la mayoría de las veces me da una rayita 51 00:05:17,500 --> 00:05:19,420 entonces pongo la coma, vale 52 00:05:19,420 --> 00:05:24,819 hemos dicho que es 40.000, que es 4 por 10 elevado a 4 53 00:05:24,819 --> 00:05:39,360 más, el siguiente es los 4.000 de la masa por 80 del cambio de estado 54 00:05:39,360 --> 00:05:42,319 que es 320.000 o 3,2 55 00:05:42,319 --> 00:05:45,800 vamos a poner la notación científica que lo vamos a hacer mejor 56 00:05:45,800 --> 00:05:48,240 4 por 10 elevado a 4 57 00:05:48,240 --> 00:05:53,019 4 por 10 elevado a 4 58 00:05:53,019 --> 00:06:02,439 más 4 por 10 elevado a 3 por 80 es 3,2 por 10 elevado a 5 59 00:06:02,439 --> 00:06:22,439 Y por último, tendríamos los 40 grados de diferencia por los 4 por 10 elevado a 3, que son 1,6 por 10 elevado a 5. 60 00:06:22,439 --> 00:06:44,879 Todo ello igual a 0. De manera que tenemos menos 600 masa de vapor más 4 por 10 elevado a 4 más 3,2 por 10 elevado a 5 y más 1,6 por 10 elevado a 5. 61 00:06:44,879 --> 00:06:55,620 4 por 10 elevado a 4 más 3,2 por 10 elevado a 5 más 1,6 por 10 elevado a 5 62 00:06:55,620 --> 00:07:04,939 Esto son 5,2 por 10 elevado a 5 igual a 0 63 00:07:04,939 --> 00:07:13,100 Despejando la masa de volumen sería menos 5,2 por 10 elevado a 5 64 00:07:13,100 --> 00:07:34,100 dividido entre menos 600. El resultado sería 866,7 gramos de vapor que se necesita 65 00:07:34,100 --> 00:07:46,660 para pasar los 4 kilos de menos 20 hasta 40 grados centígrados, 867 grados 66 00:07:46,660 --> 00:07:52,699 y este es el resultado del ejercicio 67 00:07:52,699 --> 00:08:00,480 el siguiente, para hacerlo en el mismo archivo, es el otro por el que me habéis preguntado 68 00:08:00,480 --> 00:08:01,779 que es el 17 69 00:08:01,779 --> 00:08:08,199 el 17 es bastante sencillo, es igual que el 16, bueno igual, parecido 70 00:08:08,199 --> 00:08:13,980 en el caso anterior calentábamos el hielo o una sustancia 71 00:08:13,980 --> 00:08:19,500 lo calentábamos utilizando otra sustancia que se enfriaba, como era el vapor de agua 72 00:08:19,500 --> 00:08:30,379 en este caso vamos a calentar el agua, queremos calentar un baño de agua con 3 kg de 20 grados 73 00:08:30,379 --> 00:08:41,580 y queremos tenerlo durante 6 minutos y lo que nos pregunta es a qué temperatura va a alcanzar ese agua. 74 00:08:41,580 --> 00:08:52,480 Como lo que tenemos es un baño de una potencia de 2000 vatios, vamos a utilizar un sistema de calefacción conectado a la red. 75 00:08:53,720 --> 00:08:59,639 La potencia es el trabajo partido por el tiempo o lo que es lo mismo, 76 00:08:59,639 --> 00:09:03,139 la energía partida por el tiempo 77 00:09:03,139 --> 00:09:06,720 el tiempo lo tenemos, son 6 minutos 78 00:09:06,720 --> 00:09:09,019 la potencia son 2000 vatios 79 00:09:09,019 --> 00:09:12,639 con lo cual lo único que tenemos que determinar es 80 00:09:12,639 --> 00:09:15,259 cuál es esa energía 81 00:09:15,259 --> 00:09:17,600 y calculando la energía 82 00:09:17,600 --> 00:09:22,799 sabremos el calor que le vamos a suministrar a esos 3 kilos de agua 83 00:09:22,799 --> 00:09:26,059 aplicamos calor igual a masa por calor específico 84 00:09:26,059 --> 00:09:27,779 variación de temperatura y ya lo tendríamos 85 00:09:27,779 --> 00:09:34,659 Pero hay varios inconvenientes. En primer lugar es que sólo el 90% de la energía se va a aprovechar. 86 00:09:35,059 --> 00:09:49,340 Con lo cual de 2000 vatios de energía de potencia total, de los 100 totales, sólo vamos a aprovechar 90 reales. 87 00:09:49,340 --> 00:10:03,559 Por lo tanto, ¿cuál es la potencia que vamos a utilizar en realidad? Pues 1800 vatios. Entonces con eso es con lo que vamos a trabajar, con los 1800 vatios. 88 00:10:03,559 --> 00:10:13,840 también tenemos que tener en cuenta que nosotros luego en la fórmula del calor 89 00:10:13,840 --> 00:10:19,799 vamos a utilizar calorías porque el calor específico que no lo sabemos son calorías partido gramo grado centígrado 90 00:10:19,799 --> 00:10:26,259 por tanto estos julios que vamos a obtener los tenemos que pasar a calorías 91 00:10:26,259 --> 00:10:27,940 pero bueno vamos por partes 92 00:10:27,940 --> 00:10:36,899 Los 1800 vatios es igual a cuánta energía nos va a proporcionar en 6 minutos 93 00:10:36,899 --> 00:10:44,879 En el sistema internacional los vatios son en segundos, con lo cual es 6 por 60 segundos 94 00:10:44,879 --> 00:10:49,080 La energía que obtenemos, ya os he dicho antes que era en julios 95 00:10:49,080 --> 00:10:53,899 Y es, lo voy a poner con todas las cifras, no voy a utilizar en este caso la notación científica 96 00:10:53,899 --> 00:10:59,460 pero bueno, son 648.000 julios 97 00:10:59,460 --> 00:11:04,480 como no queremos julios sino que queremos calorías 98 00:11:04,480 --> 00:11:22,139 sabemos que una caloría es 4,19 julios 99 00:11:22,139 --> 00:11:41,000 Por tanto, en calorías, lo que tenemos es 1, 5, 4, 8, 0, 2 calorías, poniendo todas las cifras que me da la calculadora. 100 00:11:41,000 --> 00:12:01,740 ¿De acuerdo? Bien, esa es la energía en calorías. ¿Qué es lo que tenemos que hacer? Con este calor calentar una masa de agua con el calor específico del agua y teniendo en cuenta la temperatura final que queremos alcanzar y la temperatura inicial de la que partimos. 101 00:12:01,740 --> 00:12:28,700 Por tanto, estas son las calorías que hemos calculado, igual a la masa que son 3.000 o 3 por 10 elevado a 3, 3 por 10 elevado a 3 gramos de agua por el calor específico, una caloría partido gramo, grado centígrado y la variación de temperatura. 102 00:12:28,700 --> 00:12:31,960 la variación de temperatura es lo que me pide 103 00:12:31,960 --> 00:12:33,220 la temperatura final 104 00:12:33,220 --> 00:12:35,019 temperatura final lo desconozco 105 00:12:35,019 --> 00:12:36,879 partiendo de una temperatura inicial 106 00:12:36,879 --> 00:12:38,639 de 20 grados centígrados 107 00:12:38,639 --> 00:12:40,460 aquí no hay ningún intercambio de calor 108 00:12:40,460 --> 00:12:42,080 aquí simplemente lo que quiero calcular 109 00:12:42,080 --> 00:12:43,080 es la temperatura final 110 00:12:43,080 --> 00:12:45,019 despejando todo esto 111 00:12:45,019 --> 00:12:47,259 que entiendo que sabéis despejarlo 112 00:12:47,259 --> 00:12:49,980 pero bueno, lo voy a ir haciendo pasito por pasito 113 00:12:49,980 --> 00:12:53,820 1, 5, 4, 8, 0, 2 calorías 114 00:12:53,820 --> 00:12:55,279 es igual a 115 00:12:55,279 --> 00:12:57,639 3 por 10 elevado a 3 116 00:12:57,639 --> 00:13:04,639 temperatura final menos 60 por 10 elevado a 3 117 00:13:04,639 --> 00:13:09,460 multiplico esto por la temperatura final y esto por menos 20 118 00:13:09,460 --> 00:13:12,179 lo he multiplicado también por 1 pero no varía 119 00:13:12,179 --> 00:13:17,659 de manera que la temperatura final que alcanza el agua 120 00:13:17,659 --> 00:13:20,980 es la que tenéis en el ejercicio 121 00:13:20,980 --> 00:13:25,480 en el resultado del ejercicio 72 grados centígrados 122 00:13:25,480 --> 00:13:42,289 Muy importante el rendimiento y muy importante las unidades y luego cambiar aquí de unidades a calorías para que coincida con el calor específico y todo lo demás son matemáticas. 123 00:13:43,210 --> 00:13:48,070 Bien, espero que se entienda el vídeo y que entendáis cómo se hace el ejercicio y que os salga.