Pregunta 17 · Química i Física Aplicada URV Examen de Física

Pregunta 17. Problema de termodinámica y calorimetría de un alimento

Una pieza de alimento de $2630\text{ g}$, asimilable en su totalidad a agua ($100\,\%$ de contenido hídrico), se encuentra en un estado inicial a $24\,^\circ\text{C}$. Para conseguir una adecuada preservación, se debe congelar y almacenar a $-14\,^\circ\text{C}$.

Datos termodinámicos:

Calor específico del agua líquida: $c_{\text{agua}} = 4184\text{ J}/(\text{kg}\cdot\text{K}) \approx 1\text{ cal}/(\text{g}\cdot^\circ\text{C})$

Calor específico del hielo: $c_{\text{hielo}} = 2090\text{ J}/(\text{kg}\cdot\text{K}) \approx 0{,}5\text{ cal}/(\text{g}\cdot^\circ\text{C})$

Calor latente de fusión/solidificación del agua: $L_f = 334\times 10^3\text{ J}/\text{kg} \approx 80\text{ cal}/\text{g}$

a)

Calcula el calor total que debe extraerse para que el alimento alcance la temperatura de almacenamiento requerida ($-14\,^\circ\text{C}$).

b)

Dibuja un esquema cualitativo o curva de enfriamiento que muestre la evolución temporal de la temperatura del alimento frente al tiempo (o calor extraído).

c)

Posteriormente, para consumir el alimento congelado (a $-14\,^\circ\text{C}$), se introduce en un recipiente adiabático en contacto con $5\text{ litros}$ de agua a $90\,^\circ\text{C}$. Determina la temperatura final de equilibrio que alcanzará la mezcla.