Hola, necesito que alguien me de una mano para plantearlo, el ejercicio dice así:

En una cámara frigorífica se dispone de municiones de hierro enfriadas a una temperatura T10=−30° C. En un calorímetro ideal se introduce una muestra de m1=1,5 Kg de municiones de hierro, en el estado que se las retira de la cámara frigorífica. Además se introduce una muestra de agua de masa m2=1,2 Kg a temperatura T20=20° C. Luego el sistema evoluciona hasta alcanzar el equilibrio térmico.

a) Utilice razonamientos energéticos para establecer el estado de agregación del agua cuando se alcance el equilibrio térmico. Esto es, si el agua se mantendrá líquida, Si se convertirá en hielo, o será una parte líquida y otra parte sólida.

b) Determine la temperatura del sistema cuando se haya alcanzado el equilibrio térmico.

Por lo que yo puedo deducir, hay una parte del agua que se congela, pero no puedo plantear bien las ecuaciones, me dan resultados que no están bien creo.

Hola Gonzalo.
En principio podés ver si la energía del hierro es suficiente para llevar al agua a 0°C.
Porque si no le alcanza, se quedará toda líquida y con equilibrio > 0°C.
Pero si le sobra, ahí tenés que ver si le alcanza para congelarla toda. Si no le alcanza, el equilibrio estará en 0°C, parcialmente congelada. Si le alcanza, tenés que ver si le sobra para bajarla de 0°C.

Como que tenés que razonar que pasaría antes, durante y después del potencial cambio de estado.

Por lo que ví, el calor específico del agua es un orden de magnitud mayor al del hierro (es "más difícil" cambiarle la temperatura). Y como las demás magnitudes son comparables (masas y temperaturas), eso sugiere que el agua probablemente no va a llegar a 0°C.

(19-12-2020 02:31)luchovl2 escribió:  Hola Gonzalo.
En principio podés ver si la energía del hierro es suficiente para llevar al agua a 0°C.
Porque si no le alcanza, se quedará toda líquida y con equilibrio > 0°C.
Pero si le sobra, ahí tenés que ver si le alcanza para congelarla toda. Si no le alcanza, el equilibrio estará en 0°C, parcialmente congelada. Si le alcanza, tenés que ver si le sobra para bajarla de 0°C.

Como que tenés que razonar que pasaría antes, durante y después del potencial cambio de estado.

Por lo que ví, el calor específico del agua es un orden de magnitud mayor al del hierro (es "más difícil" cambiarle la temperatura). Y como las demás magnitudes son comparables (masas y temperaturas), eso sugiere que el agua probablemente no va a llegar a 0°C.

Hola, gracias por responder, te adjunto lo que tengo planteado, creo que es lo que vos me decís, lo que hice fue evaluar que calor entrega cada una de las fuentes y según lo que observo el agua no va a llegar a los 0 grados.
Encima necesito tenerlo bien porque mañana rindo el ultimo parcial y hay algunos puntos referidos al ejercicio.

Pinta bien. Excepto que te conviene diferenciar bien las temperaturas iniciales, porque son distintas pero usás el mismo símbolo.
El resultado me da ligeramente distinto: 14,07°C.
Tal vez por usar distintos calores específicos.

Encontré una calculador online para este tipo de cosas:

https://planetcalc.com/7129/

Probé este caso y me dió lo mismo que calculé.