Calcule la energía requerida para convertir el hielo en vapor

¿Cuál es el calor en julios requerido para convertir 25 gramos de hielo a -10 ° C en vapor a 150 ° C?
Información útil:
calor de fusión del agua = 334 J / g
calor de vaporización de agua = 2257 J / g
calor específico de hielo = 2.09 J / g · ° C
calor específico del agua = 4.18 J / g · ° C
calor específico de vapor = 2.09 J / g · ° C
Solución:
La energía total requerida es la suma de la energía para calentar el hielo de -10 ° C a hielo de 0 ° C, derritiendo el hielo de 0 ° C en 0 ° C de agua, calentando el agua a 100 ° C, convirtiendo 100 ° C de agua a 100 ° C de vapor y calentando el vapor a 150 ° C. Para obtener el valor final, primero calcule los valores de energía individuales y luego sume.
Paso 1: Calor requerido para elevar la temperatura del hielo de -10 ° C a 0 ° C Use la fórmula
q = mcΔT
dónde
q = energía calorífica
m = masa
c = calor especifico
ΔT = cambio de temperatura
q = (25 g) x (2.09 J / g · ° C) [(0 ° C - -10 ° C)]
q = (25 g) x (2.09 J / g · ° C) x (10 ° C)
q = 522.5 J
Calor requerido para elevar la temperatura del hielo de -10 ° C a 0 ° C = 522.5 J

Paso 2: Se requiere calor para convertir hielo a 0 ° C en agua a 0 ° C
Usa la fórmula para el calor:
q = m · ΔH_F
dónde
q = energía calorífica
m = masa
ΔH_F = calor de fusión
q = (25 g) x (334 J / g)
q = 8350 J
Calor requerido para convertir 0 ° C de hielo a 0 ° C de agua = 8350 J
Paso 3: Calor requerido para elevar la temperatura del agua de 0 ° C a agua de 100 ° C
q = mcΔT
q = (25 g) x (4.18 J / g · ° C) [(100 ° C - 0 ° C)]
q = (25 g) x (4.18 J / g · ° C) x (100 ° C)
q = 10450 J
Calor requerido para elevar la temperatura del agua de 0 ° C a 100 ° C de agua = 10450 J
Etapa 4: Se requiere calor para convertir agua a 100 ° C en vapor a 100 ° C
q = m · ΔH_v
dónde
q = energía térmica
m = masa
ΔH_v = calor de vaporización
q = (25 g) x (2257 J / g)
q = 56425 J
Calor requerido para convertir 100 ° C de agua a 100 ° C de vapor = 56425
Paso 5: Se requiere calor para convertir vapor a 100 ° C en vapor a 150 ° C
q = mcΔT
q = (25 g) x (2.09 J / g · ° C) [(150 ° C - 100 ° C)]
q = (25 g) x (2.09 J / g · ° C) x (50 ° C)
q = 2612.5 J
Calor requerido para convertir vapor de 100 ° C a vapor de 150 ° C = 2612.5
Paso 6: Encuentra la energía calorífica total
Calor_Total = Calor_{Paso 1} + Calor_{Paso 2} + Calor_{Paso 3} + Calor_{Etapa 4} + Calor_{Paso 5}
Calor_Total = 522.5 J + 8350 J + 10450 J + 56425 J + 2612.5 J
Calor_Total = 78360 J
Responder:
El calor requerido para convertir 25 gramos de hielo a -10 ° C en vapor a 150 ° C es 78360 J o 78.36 kJ.