Question

4)Um bloco de gelo de massa 120 gramas encontra-se a - 30°C. Determine a quantidade de calor que se deve fornecer a esse bloco para que ele se transforme totalmente em vapor de água a 100°C.
Vapor: 100°C Água: 100°C Agua: 0°C Gelo: 090 Gelo: -30°C​

Answer 1

Vamos dividir o processo em 4 etapas:

1) Elevação na temperatura do gelo de -30°C até a temperatura de fusão (0°C), ou seja, nesta etapa teremos absorção de calor sensível.

2) Mudança no estado físico de sólido para líquido (fusão) havendo, portanto, absorção de calor latente.

3) Elevação na temperatura da água de 0°C até a temperatura de vaporização (100°C) com a absorção de calor sensível.

4) Mudança no estado físico de líquido para gasoso (vaporização), ou seja, teremos absorção de calor latente.

As quantidades (Q) de calor sensível e latente são dadas por:

$\overbrace{ \boxed{\sf Q~=~m\cdot c\cdot \Delta T}}^{\sf Qnt~de~calor~sensivel}~~~~\overbrace{\boxed{\sf Q~=~m\cdot L}}^{\sf Qnt~de~calor~latente}\\\\\\\sf Onde:~~~\left\{\begin{array}{ccl}\sf Q&\sf :&\sf Quantidade~de~calor\\\sf m&\sf :&\sf Massa\\\sf c&\sf :&\sf Calor~especifico\\\sf \Delta T&:&\sf Variacao~termica\\\sf L&:&\sf Calor~latente\end{array}\right$

Embora não tenha sido disponibilizado no exercício, o calores específicos da água e do gelo e, também, os calores latentes de fusão e vaporização podem ser dados como constantes (tabelados) como são colocados abaixo.

$\boxed{\begin{array}{ccc}\sf c_{gelo}&\sf =&\sf 0,5~cal/g^\circ C\\\sf c_{agua}&\sf =&\sf 1~cal/g^\circ C\\\sf L_{fusao}&\sf =&\sf 80~cal/g\\\sf L_{vapor.}&\sf =&\sf 540~cal/g\end{array}}$

Vamos então passar agora aos cálculos das quantidades de calor fornecidas à massa em cada etapa mencionada anteriormente.

Etapa 1:  Gelo -20°C --> Gelo 0°C

$\sf Q~=~m_{gelo}\cdot c_{gelo}\cdot \Delta T\\\\\\Q~=~120\cdot 0,5\cdot (~0-(-30)~)\\\\\\Q~=~120\cdot 0,5\cdot 30\\\\\\\boxed{\sf Q~=~1800~cal}$

Etapa 2:  Gelo 0°C --> Água 0°C

$\sf Q~=~m_{gelo}\cdot L_{fusao}\\\\\\Q~=~120\cdot 80\\\\\\\boxed{\sf Q~=~9600~cal}$

Etapa 3:  Água 0°C --> Água 100°C

$\sf Q~=~m_{agua}\cdot c_{agua}\cdot \Delta T\\\\\\Q~=~120\cdot 1\cdot (100-0)\\\\\\Q~=~120\cdot 1\cdot 100\\\\\\\boxed{\sf Q~=~12000~cal}$

Etapa 4:  Água 100°C --> Vapor d'água 100°C

$\sf Q~=~m_{agua}\cdot L_{vapor.}\\\\\\Q~=~120\cdot 540\\\\\\\boxed{\sf Q~=~64800~cal}$

Por fim, basta somarmos a quantidade de calor absorvida nas quatro etapas para determinarmos a quantidade total de calor absorvido.

$\sf Q_{total}~=~1800~+~9600~+~12000~+~64800\\\\\boxed{\sf Q_{total}~=~88\,200~calorias}$

$\Huge{\begin{array}{c}\Delta \tt{\!\!\!\!\!\!\,\,o}\!\!\!\!\!\!\!\!\:\,\perp\end{array}}Qualquer~d\acute{u}vida,~deixe~ um~coment\acute{a}rio$

Answer 2

opa, obrigado mano ajudou muito

po tu é esperto dms mano, parabéns