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¿Las bolsas de hielo pueden congelar el agua a 21 ° C?

Recibo$120~\mathrm{mL}$ bolsas de medicina en agua estéril. El medicamento se refrigera y luego se envasa con una cantidad significativa de bolsas de hielo en una bolsa aislada. Generalmente tres veces el volumen de toda la medicina. Cuando quito las bolsas de hielo, todavía están sólidas dos horas después de haber sido empacadas. Por lo tanto, son muy fríos.

¿Hay suficiente energía para congelar el agua directamente en contacto con las bolsas de hielo cuando se envasan y luego se funden de inmediato? La temperatura del aire es alrededor de$21~\mathrm{^\circ C}$ en ese momento.

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Alex Puntos 21

Realmente depende de la temperatura inicial de los paquetes de hielo y de su composición. Si empiezan a una temperatura muy por debajo del punto de congelación del agua, que podría congelar el agua como su contenedor llega al equilibrio térmico. Dicho esto, que vamos a tener que ser bastante frío.

Enfriar por $1°\mathrm{C}$, el agua líquida requiere la eliminación de aproximadamente el doble de la cantidad de energía que el hielo se iba a dar hasta en el movimiento de arriba a $1°\mathrm{C}$ (por gramo.) Si su equipaje de medicina comenzó a $5°\mathrm{C}$, (almacenado en un refrigerador), a continuación, el hielo se caliente por alrededor de $3°\mathrm{C}$, ya que trae el medicamento a su temperatura debido a que tiene tres veces la masa y le da hasta la mitad de la cantidad de calor por gramo.

Una vez que el agua ha alcanzado $0°\mathrm{C}$, comenzará la congelación. Por cada gramo de agua congelada, acerca de $160~\mathrm{g}$ de hielo se caliente por $1°\mathrm{C}$. Toda la masa de hielo será suficiente para congelar ~$2.3~\mathrm{g}$ de agua por cada grado por debajo de la congelación.

Suponiendo que el hielo se vino de un congelador normal, su temperatura inicial es de alrededor de $−20°\mathrm{C}$. Ellos cálido acerca de $−17°\mathrm{C}$ en llevar el agua a su punto de congelación. Desde allí, el hielo podría luego congelar acerca de $40~\mathrm{g}$ de la medicina antes de que todo llegó a su nivel de equilibrio.

Nota: Existen importantes supuestos (en particular, la capacidad de calor de la compresa de hielo es igual a la de hielo y que su punto de fusión es igual a $0°\mathrm{C}$) y algunos sano redondeo aquí. Si el hielo se funde a una temperatura significativamente inferior a la de $0°\mathrm{C}$, su calor de fusión, podría ser suficiente para congelar el agua con el tiempo.

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