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Un problema sobre enfriar agua

Transcripción del video

vamos a hacer otro problema acerca de cambio de fase en la materia y de nuevo vamos a tratar con agua pero espero que este estilo un poco más nuestras neuronas así que vamos a decir que empezamos con 500 gramos de jamón ponerlo aquí 500 gramos de agua de agua en estado líquido de agua líquida líquida y vamos a decir también que está a mi me parece 60 grados celsios am 60 grados celsius ok ya tengo esta agua y el objetivo es conseguir que esto llegue a cero grados celsius la forma en la que quiero lograr que esto llegue al 20 grados celsius es poniendo hielo a esos 500 gramos de agua líquida voy a mi cocina y en el despachador de hielo de la casa pero ojo ésta está dando hielo a -10 grados celsius así que déjame apuntarlo a -10 grados celsius am el hielo el y el ok y bueno lo que necesito es agregar hielo a estos 500 gramos de agua mi pregunta es exactamente cuánto hielo necesito o cuántos gramos de hielo déjame ponerlo aquí lo que necesito saber es cuánto cuándo hielo necesito y él lo necesito para que estos 500 gramos de agua líquida pasen de tener estos 60 grados celsius am tener solamente 0 grados celsius ok ahora imagínate que tengo por aquí un vaso con agua a mí esta es mi vaso con agua y por cierto sabemos que tiene ampi mientos gramos de agua líquida bueno lo que voy a hacer es agregar una cierta cantidad de hielo que voy a poner justo aquí ok tengo aquí a mi hielo a mí cantidad de hielo que voy a agregar a esta cantidad de agua que tengo aquí y te cuenta qué es lo que va a pasar es que el calor el agua va a entrar al cielo o dicho de otra manera el hielo va a absorber el calor del agua así que para que el agua vaya de 60 grados a cero grados de 60 grados a cero grados tengo que extraer el calor fuera de ella así que tenemos que decir que lo que sea que se extraiga fuera del agua tiene que ser contenida por el hielo y es que ojo el hielo no se puede mantener por encima de los cero grados esencialmente esa cantidad de hielo tiene que absorber todo el calor para el de los menos 10 grados celsius a los cero grados y también esa energía se usará para debatir un poco el hielo pero si no tenemos suficiente diálogo entonces el hielo va a ir más allá de eso y entonces se calentará aún más y eso es lo que no queremos así que vamos a ver cómo resolvemos este problema bien bajamos un poco la pantalla porque aquí voy a escribir a lo que necesitamos y de hecho lo que necesitamos saber es cuánta energía necesitamos quitar de estos 500 gramos de agua líquida bueno que queda es la misma energía que se necesitaría para poner el agua líquida de cero grados celsius hasta tenerla en 60 grados celsius así que estamos hablando de un cambio de 60 grados ellos entonces la energía o déjame ponerlo así el calor que vamos a quitar es decir el calor fuera fuera fuera ok del agua va a ser exactamente igual que y bueno primero necesitamos saber el calor específico del agua y para eso dejamos subir un poco la pantalla porque por aquí lo tengo anotado el calor específico del agua y bueno recuerda que nosotros estamos picando en el agua en estado líquido así que bueno estos datos nos saque del video pasado y te das cuenta el calor específico del agua en estado líquido es 4.137.500 8a bajemos un la pantalla para seguir trabajando justo por aquí y lo voy a poner con este color 4.675.000 justo así a esto lo voy a multiplicar por 500 gramos o que por la cantidad de agua y bueno a esto habrá que multiplicarlo por la diferencia de temperatura pero bueno el cambio de temperatura para de cero grados celsius a 60 grados celsius o viceversa por lo tanto son 60 grados lo que tengo que cambiar y ojo es muy importante que mencioné que la diferencia es exactamente igual sun kelvin josé lus son 60 grados así que lo voy a punta de kiel 60 grados y en este caso son celsius ok podría ser cualquiera de las dos sean kelvin o sellos el cambio es el mismo y vamos a ver cuánto es esto supongo que la calculadora y digo 4.978.217 público por 60 bueno pues el resultado es 125 mil 340 ok vamos a apuntar esto am el cambio es exactamente igual que 125 mil 340 y bueno esto está dado en jules entonces esto es la cantidad de calor que tienes que sacar del agua a 60 grados con el fin de bajar la a cero grados celsius o dicho de otra forma la cantidad de calor que tiene que agregar al agua de cero grados celsius para conseguir una temperatura de 60 grados celsius pensando en 500 gramos de agua líquida ahora bien esencialmente nuestro hielo bueno pues tiene que absorber toda esta energía sin tener que pasar por encima de los 60 grados celsius así que si necesitamos que el hielo absorba 125 mil 341 toda esta energía entonces ahora la pregunta va a ser cuánto de hielo necesitamos y bueno y bueno como nuestra incógnita favorita siempre llamamos x am lo voy a bautizar así vamos a tener x ok gramos de hielo x gramos de hielo ok ya tenemos la cantidad de gramos que nosotros necesitamos necesitamos x gramos y vamos a tratar de averiguar cuánto es x entonces qué pasa con estos x gramos de hielo bueno pues si te das cuenta ellos van a pasar de menos 10 grados celsius hasta cero grados celsius ojo ahora cuánta energía absorberán bueno si vamos a ir de -10 grados hechos a cero grado celsius entonces y déjame ponerlo con este color si yo pongo el calor que vamos a absorber el calor absorbido ok esto va a ser exactamente igual al calor específico del hielo y bueno nosotros no subimos un poco en la pantalla vamos a recordar que el calor específico del hielo es justo este que tenemos aquí es 2.0 a mí me faltó un 52.051 entonces bajamos un poco la pantalla y es 2.05 ambas suponer lo justo por aquí ok apuntemos los 2.05 yul entre amd gramo grado que el be ok a esto habrá que multiplicarlo por la cantidad de hielo que nosotros tenemos pero cuando ya lo tenemos bueno pues tenemos x gramos de hielo así que a esto lo voy a multiplicar por equis gramos ok y a esto habrá que multiplicarlo por bueno pues la diferencia de temperatura que vamos a tener pero si te das cuenta la diferencia de temperatura que vamos a tener es de menos 10 grados celsius a cero grado celsius bueno pues vamos a subir 10 grados celsius dicho otra manera nuestro cambio de temperatura para ser 10 grados y lo voy a poner kelvin porque recuerda que tener un cambio de 10 grados celsius es exactamente lo aunque tener un cambio de 10 grados kelvin con la diferencia de que voy a poder cancelar los que elvin los gramos no voy a quedar solamente con jules entonces esto va a ser igual a 2.05 por diez eso es lo mismo que 20.5 x no olvidamos la x ok am x ok jules así que pongamos lo cual es de color ok luso ahora una vez que estamos a cero grados incluso el cielo puede absorber más energía antes de aumentar la temperatura y esto debido a que se derrite recuerda que cuando dibuje el diagrama de cambio de fase a mí vamos a poner lo justo por aquí si yo por aquí tengo a mis dos ejes am suponer que éste es uno es otro bueno pues recuerda que vamos subiendo la temperatura y después hacemos un cambio de fase el diego ganó un poco de energía y entonces el nivel aa mientras se derrite esto mientras los enlaces de hidrógeno comienzan a deslizarse unas sobre las otras y la estructura cristalina se descompone así que todavía tenemos esta cantidad de energía que podemos absorber y bueno para apuntar lo dejan de bajar un poco la pantalla ok y entonces si nosotros no apuntamos justo por ejemplo aunque nos va a quedar bueno el caldo absorbido que va a tener el hielo y déjame ponerlo así el hielo de cero grados celsius y esto lo voy a pasar a cero grado celsius pero ahora en estado líquido y deja perlas y bueno pues esto va a tener un cierto calor que va a absorber el calor ahora que estamos buscando el calor que para absorber es exactamente igual a el calor latente de fusión del agua y bueno ese dato lo tengo justo para camps que también los trajes del video pasado que es justo este king el calor latente de fusión del agua es 333 puntos 55 yum / granma así que vamos a ponerlo por la cam 333 puntos 55 am ok estamos justo para kim a330 hay tres a330 y 3.55 yul entre gramo ok ya esto habrá que multiplicado por la cantidad de gramos de hielo que nosotros tenemos pero nosotros sabemos cuánto tenemos el hielo tenemos x gramos de hielo así que a esto habrá que multiplicarlo por nuestras x gramos ok y bueno esto a cuento es igual el calor absorbido va a ser igual a 333 puntos 55 x x bueno esos 300 33.50 y 5 x hockey aamh pongamos lo cual este color para no confundirnos x jules a x jules date cuenta que este es el calor que vamos a absorber para pasar de nuestros cubos de hielo o esperan aquí me falta una sede celsius ok y esto lo vamos a pasar ahora a agua en estado líquido a cero grados también ahora si nosotros queremos saber en total cuánto calor estamos absorbiendo vamos a bajar un poco más la pantalla porque ahora no te cuentan que el calor total absorbido en déjame ponerlo con este color y el calor total absorbido ok esto va a ser igual a bueno primero vamos a fijarnos en el calor que nosotros teníamos cuando pasamos de hielo de -10 grados centígrados a cero grados centígrados y eso era 20.5 x jules donde recuerda que x la cantidad de gramos de hielo así que a 20.5 x jules a voy a contarlo ok 20 20.5 x yoon-ok ya esto habrá que agregarle bueno pues el calor que vamos a absorber detener y hielo a cero grado celsius ok y pasarlo a cero grado celsius pero ahora en estado líquido y eso era lo mismo que 333 puntos 55 x jules 333 puntos 55 x jude's de lujo ahora bien nosotros queremos que esta cantidad del calor absorbido sea exactamente igual que la cantidad de calor nosotros necesitamos absorber o dicho de otra manera la cantidad de calor que va a liberarse del agua que teníamos a 60 grados celsius ya son esa cantidad de calor era 125 mil 341 por lo tanto lo que nosotros necesitamos es hacer am esto esta suma igual a hay déjame ponerlo por kim esto quiero que sea exactamente igual que 125 mil 340 jules es decir la cantidad de calor que vamos a liberar o la cantidad de calor que va a salir el agua que teníamos a 60 grados celsius y ahora bueno pues solamente es lo único que nos falta es despejar de aquí a x si tengo 20.5 x bulls y aquí tengo 333 puntos 55 x jules si esto lo sumo me queda han 300 ok aquí 350 y aquí tengo punto 5 y equipamiento 55.300 54.05 x jules ok de lujo y esto quiero que sea exactamente igual ok kemp 125.000 ok 340 jules o dicho de otra manera y ahora sí ya encontramos la solución x va a ser exactamente igual que 125 mil 340 ok / / entre 350 y 4.05 ok y es hora de llamar de nuevo a mi calculadora atraigamos paga a la calculadora y hagamos esta operación de kim 125 340 estoy dividido entre 350 y 4.05 va a ser exactamente igual que 300 54.01 7 no podemos redondeará 3 154.058 4.02 así que bajemos un poco más la pantalla y ahora sí sí quiero poner la respuesta me back arch que x tiene que ser exactamente igual que 350 y 4.07 negó a la cantidad de hielo que necesitamos agregar al agua en 60 grados celsius y de hecho tenemos un poquito más de hielo lo cual nos asegura que en efecto vamos a llegar a esos cero grados celsius eso me va a dar a la idea de que definitivamente quiero que mi agua se enfría y esto es bastante interesante porque si recordamos el principio de todo este problema nosotros teníamos 500 gramos de agua líquida ok a 60 grados celsius es decir que aquí nosotros teníamos antes no poner casi 500 gramos de agua líquida 500 gramos ok y nosotros aumentamos solamente en una cantidad menor de hielo aumentamos 354 gramos de hielo y es que éstos no parecen nada lógico porque 500 gramos de líquido que por cierto es un poquito más que una libra recuerda que un kilogramo tiene 2.2 libras y tate cuenta de lo siguiente estos 354 gramos de hielo que es una cantidad menor que la cantidad que tenemos de agua solamente pasó de menos 10 grados celsius a cero grados celsius mientras que el agua pasó de 60 grados celsius a cero grados celsius así que cómo funciona esto la razón es porque gastamos mucha energía y déjame bajar un poco la pantalla gastamos mucha energía potencial cuando derretimos el hielo entonces se habla sobre toda la energía que el hielo está absorbiendo cuando nosotros pasamos del estado sólido al estado líquido debido al calor de fusión que tenemos justo aquí cuando el hielo de cero grados absorbe esta enorme cantidad de energía sólo derritiéndose es decir sin cambiar su temperatura en fin espero que hayas encontrado esto razonablemente útil hasta la próxima a