Comprender el proceso
Para vaporizar el cobre, debemos considerar dos entradas de energía:
1. Calor sensible: La energía necesaria para elevar la temperatura del cobre desde su temperatura inicial hasta su punto de fusión.
2. calor latente de fusión: La energía requerida para cambiar el estado del cobre de sólido a líquido en su punto de fusión.
3. calor latente de vaporización: La energía requerida para cambiar el estado del cobre de líquido a gas en su punto de ebullición.
4. Calor sensible: La energía necesaria para elevar la temperatura del cobre desde su punto de fusión hasta su punto de ebullición.
datos
* Masa de cobre (M): 1.5 kg
* Punto de fusión de cobre (t_m): 1084.62 ° C (1357.77 K)
* punto de ebullición de cobre (t_b): 2567 ° C (2840 K)
* Capacidad térmica específica del cobre sólido (C_S): 0.385 J/G · K
* Capacidad térmica específica del cobre líquido (C_L): 0.46 j/g · k
* calor latente de fusión de cobre (l_f): 205 j/g
* calor latente de vaporización de cobre (L_V): 4785 j/g
Cálculos
1. calor sensible (sólido):
* ΔT =T_M - Temperatura inicial (suponga la temperatura ambiente, 25 ° C o 298 K)
* Q_S =M * C_S * ΔT =1500 G * 0.385 J/G · K * (1357.77 K - 298 K) =645,965 J
2. calor latente de fusión:
* Q_f =m * l_f =1500 g * 205 j/g =307,500 j
3. calor sensible (líquido):
* Δt =t_b - t_m =2840 k - 1357.77 k =1482.23 k
* Q_l =m * c_l * Δt =1500 g * 0.46 j/g · k * 1482.23 k =1022,119 J
4. calor latente de vaporización:
* Q_v =m * l_v =1500 g * 4785 j/g =7,177,500 J
Energía total
La energía total requerida para vaporizar 1,5 kg de cobre es:
Q_TOTAL =Q_S + Q_F + Q_L + Q_V
Q_TOTAL =645,965 J + 307,500 J + 1,022,119 J + 7,177,500 J
Q_TOTAL =9,153,084 J
Convertir a kiloJULES
Q_TOTAL =9,153,084 J / 1000 =9153.084 KJ
Por lo tanto, se requieren aproximadamente 9153 kJ de energía para vaporizar 1,5 kg de cobre.
Nota importante: Este cálculo supone que el cobre comienza a temperatura ambiente. Si la temperatura inicial es diferente, deberá ajustar el cálculo de calor sensible para el cobre sólido en consecuencia.
