Voy a suponer que tanto el vapor como el hielo a sus respectivas temperaturas cambian de estado, es decir, 100C y 0C.
También voy a asumir que tienes conocimiento de
- calor latente de fusión y vaporización
- capacidad calorífica específica
- La capacidad calorífica específica de hielo, agua y vapor es diferente.
Y también necesitamos información adicional. Por suerte para nosotros, podemos preguntarle a Google. Para el agua, el calor latente de calor es 334J / gy el calor latente de vaporización es 2230J / g. La capacidad calorífica específica del agua es 4.2J / (gK).
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El vapor se condensa en agua a 100 ° C, liberando 2230J. 334J se destina a derretir el hielo en agua a 0 ° C. El resto (1896J) calienta el agua 0C a 1896 / 4.2 = 451C. ¡Pero el agua no se puede calentar hasta 451C! Lo que esto significa es que no todo el vapor necesita condensarse para llevar el hielo 0C a agua 100C. Y por lo tanto, la mezcla de agua / vapor está a 100 ° C.
Este resultado es un poco antiinititivo porque la mayoría de nosotros no nos damos cuenta de que 1 g de vapor es MUCHO vapor. Un cálculo rápido me dice que se trata de 1.7L. Eso es más grande que su botella de PET de refrescos. No podemos subestimar la destructividad del vapor. Empaca un puñetazo cuando se condensa. 2230J / g no es nada para estornudar.
Además, si en su versión de esta pregunta, el exceso de calor, por condensación después de derretir el hielo, solo puede elevarlo a 60C. Tenga en cuenta que todavía tiene 1 g de agua a 100 ° C por condensación. Eso hará 2g de agua 80C.
Extra. Retarte a ti mismo. ¿Cuál es la masa de vapor de 100 ° C requerida para derretir 1 g de hielo a 0 ° C y calentarlo a 100 ° C?
Calor requerido para derretir 1 g de hielo = 334J
Calor requerido para calentar a 100C = 420J
Masa de vapor requerida = (334 + 420) / 2230 = 0.338g
