5 - Um cubo de gelo de massa 350 g, inicialmente à temperatura de - 15 °C, é aquecido até se transformar em água a 40 °C (dados: calor específico do gelo 0,50 cal/g °C; calor específico da água 1,0 cal/g °C; calor de fusão
do gelo 80 cal/g).
Calcule qual foi a quantidade de calor total gasta durante o processo?
Soluções para a tarefa
Usaremos essa formula varias vezes
Q = m x c x Δθ, onde m é a massa do corpo, c é seu calor especifico, Δθ é a variação de temperatura e Q é a quantidade de calor necessária pra fazer o corpo mudar sua temperatura em Δθ.
Note que a temperatura de fusão da agua é 0°C.
De -15°C a 0°C são necessários
Q = 350g x 0,5cal/g°C x (0°C - (-15°C))
Q = 350 x 0,5 x 15
Q = 175 x 15
Q = 2587,5cal = 2,5875kcal ≈ 2,59kcal
Agora usaremos a formula de mudanças de fase
Q = m x c, onde m é a massa do corpo, c é seu calor de fusão e Q é a quantidade de calor necessária para fazer o corpo mudar de estado físico(no nosso caso de solido para liquido).
Q = 350g x 80cal/g
Q = 350 x 80
Q = 28000cal = 28kcal
Agora temos 350g de água a 0°C.
De 0°C a 40°C são necessários
Q = 350g x 1,0cal/g°C x (40°C - 0°C)
Q = 350 x 1 x 40
Q = 14000cal = 14kcal
Note que usamos 1,0cal/g°C como o calor especifico pois agora estamos tratando com agua e não mais com gelo.
Assim o calor total gasto foi
2,59kcal + 28kcal + 14kcal = 44,59kcal.