2)Uma amostra de gelo de 0,50kg est´a a -40°C a press˜ao atmosf´erica normal. (Calor es-
pec´ıfico do gelo cg = 2, 1×103J/kg°C ; calor latente de fus˜ao do gelo Lf g = 3, 3×105J/kg; calor
espec´ıfico da ´agua ca = 4, 2 × 103J/kg°C ; calor latente de vaporiza¸c˜ao Lva = 2, 3 × 106J/kg;
calor espec´ıfico do vapor de ´agua cva = 2, 0 × 103J/kg°C).
Determine a quantidade de calor necess´aria para transformar essa amostra de gelo em vapor a
185°C.
Soluções para a tarefa
1°) Eleve-se a temperatura do gelo à 0 °C. Como o gelo está a uma temperatura de -40 °C, haverá uma variação de 40 °C no sistema.
Q(calor) = M(gelo) . CE(gelo) . Delta(T)
Q(calor) = 0,5 . (2,2.10^3) . 40
Q(calor) = 42000 joules
2°) Transforma-se todo o gelo (estado sólido) em água (estado líquido). Esse é um processo isotérmico, ou seja, não há variação da temperatura do sistema durante a mudança de fase.
Q(calor) = M(gelo) . CL(fusão)
Q(calor) = 0,5 . (3,3.10^5)
Q(calor) = 165000 joules
3°) Eleve-se a temperatura da água à 100 °C. Como a água está a uma temperatura de 0 °C, haverá uma variação de 100 °C no sistema.
Q(calor) = M(água) . CE(água) . Delta(T)
Q(calor) = 0,5 . (4,2.10^3) . 100
Q(calor) = 210000 joules
4°) Transforma-se todo a água (estado líquido) em vapor d'água (estado gasoso). Novamente, como se trata de uma mudança de fase, o processo é isotérmico.
Q(calor) = M(água) . CL(vaporação)
Q(calor) = 0,5 . (2,3.10^6)
Q(calor) = 1150000 joules
5°) Eleve-se a temperatura da vapor d'água à 185 °C. Como o vapor d'água está a uma temperatura de 100 °C, haverá uma variação de 85 °C no sistema.
Q(calor) = M(vapor d'água) . CE(vapor d'água) . Delta(T)
Q(calor) = 0,5 . (2.10^3) . 85
Q(calor) = 85000 joules
6°) Soma-se os valores encontrados para obtermos a energia total necessária:
42000 + 165000 + 210000 + 1150000 + 85000 = 1652000 joules = 1652 Kj = 394 Kcal.