1) Um cubo de gelo de massa 100g, inicialmente à temperatura de -20°C, é
aquecido até se transformar em água a 40°C. Dados calor específico do gelo 0,5
cal/g°C; calor específico da água 1 cal/g°C; calor latente de fusão do gelo 80
cal/g. Determine as quantidades de calor sensível e calor latente trocadas nessa
transformação, em calorias (use a massa em gramas).
2) Um estudante irá realizar um experimento de Física e precisará de 500g de
água a 0°C. Porém, ele tem disponível somente um bloco de gelo de massa
igual a 500g a -10°C e terá que transformá-lo em água. Determine a quantidade
de calor, em calorias (cal), necessária para que o gelo derreta. Dado calor
latente de fusão do gelo 80 cal/g e calor específico do gelo 0,5 cal/g°C
3) Em uma panela foi adicionada uma massa de água de 200g à temperatura de
25°C. Para transformar essa massa de água totalmente em vapor a 100°C, qual
deve ser a quantidade de calor fornecida em calorias (cal)? Considere calor
latente de vaporização da água 540 cal/g e calor específico da água 1 cal/g°C
Soluções para a tarefa
Resposta:
1) 13.000 cal
2) 42.500 cal
3) 123.000 cal
Explicação:
1)
Dados:
Gelo:
m (massa) = 100
Δθ (variação de temperatura) = -20 - 0 = -20 (Obs: a temperatura final do gelo é 0 pois entra em fusão)
c (calor específico) = 0,5
l (latência) = 80
Q (quantidade de calor) = ?
Água:
m (massa) = 100 (massa da água é igual a do gelo)
Δθ (variação de temperatura) = 40
c (calor específico) = 1
Q (quantidade de calor) = ?
usamos agora a fórmula do calor sensível e substituiremos com os dados do gelo. Começamos a usar essa fórmula para calcular a quantidade de calorias do gelo até sua fusão.
Q = m.c.Δθ
Q = 100.0,5.-20.(-1)
Q = 100.0,5.20 (Obs: 0,5 = 1/2, ou seja, multiplicar por 0,5 é a mesma coisa que dividir por 2)
Q = 50.20
Q = 1.000 cal
Descobrimos a quantidade de calor do gelo, agora para descobrirmos a quantidade de calorias na fusão, usaremos a fórmula do calor latente:
Q = m.l
Q = 100.80
Q = 8.000 cal
Agora que descobrimos tais valores, precisamos descobrir a quantidade de calorias que foi preciso para que a água chegasse em sua temperatura final (40° Celsius). Para isso, usamos novamente a fórmula do calor sensível:
Q = m.c.Δθ
Q = 100.1.40
Q = 4.000 cal
Agora que encontramos a quantidade de calorias de cada processo, somaremos os resultados para descobrirmos o total de calorias:
1.000 + 8.000 + 4.000 = 13.000 cal
2)
Dados:
m (massa) = 500
Δθ (variação de temperatura) = -10
c (calor específico) = 0,5
l (latência) = 80
Q (quantidade de calor) = ?
Precisamos descobrir a quantidade de calorias que o gelo deve receber até chegar a fusão (0° Celsius). Para isso usaremos a fórmula do calor sensível.
Q = m.c.Δθ
Q = 500.0,5.-10
Q = 500.0,5.-10.(-1)
Q = 250.10
Q = 2.500 cal
Agora vamos descobrir a quantidade de calor na fusão usando a fórmula do calor latente.
Q = m.l
Q = 500.80
Q = 40.000 cal
Agora somaremos os valores para descobrirmos a quantidade de calorias no total:
40.000 + 2.500 = 42.500 cal
3)
Dados:
m (massa) = 200
Δθ (variação de temperatura) = 100° - 25° = 75°C
c (calor específico) = 1
l (latência) = 540
Q (quantidade de calor) = ?
Precisamos descobrir a quantidade de calorias da água durante a temperatura, até chegar no ponto de ebulição (100° Celsius). Para isso usaremos a fórmula do calor sensível.
Q = m.c.Δθ
Q = 200.1.75
Q = 15.000 cal
Agora vamos descobrir a quantidade de calor na ebulição usando a fórmula do calor latente.
Q = m.l
Q = 200.540
Q = 108.000 cal
Por fim, basta somar as calorias para encontrarmos o a quantidade de calor que deve ser fornecida:
15.000 + 108.000 = 123.000 cal