Question

1) Uma amostra de gelo de 0,20 kg está a - 20°C a pressão atmosférica normal.

(Dados: calor específico do gelo cg = 2,1.10³ J/ kg . K; temperatura de fusão do gelo tfg = 0

°C; calor latente de fusão do gelo Lfg = 3,3 . 105 J/kg; calor específico da água ca = 4,2 . 103 J/kg . K; temperatura de vaporização da água tva = 100 °C; calor latente de vaporização da água Lva = 2,3 . 106 J/kg; calor específico do vapor de água cva = 2,0 . 10³ J/kg . K.)

a) Determine a quantidade de calor necessária para transformar essa amostra de gelo em vapor a 120 °C.

b) Construa o gráfico temperatura X quantidade de calor absorvida nessa transformação.

Answer 1

RESPOSTA:

a) 1,0782×10⁶J

b) imagem*

formulas:

Calor sensivel: Q= m.c.Δt

Calor latente: Q=m.L

*de ⁰C para K, adiciona-se 273.

a) separamos o caso em 3 momentos:

• ele vai de -20⁰ até 0⁰, onde passa a mudar de estado (aqui temos o calor sensivel até 0⁰ + o calor latente da fusão)

conta:

Q=mc.T= 0,20× (2,1×10³)×(20+273)

Q= 0,20×2,1×10³×293

Q= 123,06×10³ J

Ql=m.Lf

Ql= 0,20×3,3×10⁵

Ql= 0,66× 10⁵ J

1⁰ momento: o gelo foi transformado em agua com 1,89×10⁵J

• ele vai de 0⁰ até 100⁰, onde muda de estado novamente. (aqui temos o calor sensivel até 100⁰ + calor latente da ebulição)

conta:

Q=0,20×4,2×10³× (100+273)

Q= 0,84×10³×373

Q=313,32×10³J

Ql= 0,20×2,3×10⁶

Ql= 0,46×10⁶

2⁰ momento: a agua foi transformada em vapor com 7,72×10⁵J

• ele vai de 100⁰ a 120⁰, onde apenas aumenta sua temperatura. (aqui temos apenas o calor sensivel até 120⁰)

conta:

Q= 0,20×2×10³×(20+273)

Q= 0,4×10³× 293

Q= 117,2×10³J

3⁰ momento: vapor elevou a temperatura com 117,2×10³J

somando todos os momentos, temos a energia final absorvida no processo:

(1,89×10⁵)+(7,72×10⁵)+(117,2×10³)= Qtotal

Qtotal= 1,0782×10⁶J

Answer 2

Quantidade de calor para esfriar de 120 a 100

Q=m.c.t

Q=0,10.2.10³.(100-120)

Q=0.2.10³.-20

Q=-4.10³

Q=-4000J

Quantidade de calor para transformar vapor em liquido

Q=m.L

Q=0,10.2,3.10⁶

Q=0,23.10⁶

Q=230000J

Quantidade de calor para esfriar de 100 a 0

Q=m.c.t

Q=0,10.4,2.10³.(0-100)

Q=0,42.10³.-100

Q=42.10³

Q=-42000J

Quantidade de calor para transformar agua em gelo

Q=m.L

Q=0,10.2,1.10³

Q=0,21.10³

Q=210J

Quantidade de calor para esfriar de 0 a -10

Q=m.c.t

Q=0,10.2,1.10³.(-10-0)

Q=0,21.10³.-10

Q=-2,1.10³

Q=-2100J

Quantidade de calor total envolvida no processo em modulo=4000+230000+42000+210+2100=278310J