Question

Ao iniciar seu trabalho no corpo de bombeiros, um jovem é testado por um de seus colegas que lhe pergunta sobre
queimaduras causada pelo contato da pele com vapor d’água e com água líquida. Para melhor explicar, apresenta a ele
duas situações de exposição à água.
Se a primeira exposição ocorre com 100 g de água no estado gasoso à 100 ºC e a segunda com 100 g de água no estado
líquido à mesma temperatura, qual a razão entre as quantidades de calor fornecidas pela primeira e a segunda exposição
até atingirem a temperatura de 36 ºC?
Dados: calor específico da água = 1,0 cal/g.ºC; calor latente de fusão da água = 80 cal/g; temperatura de vaporização da
água = 100 ºC.

Answer 1

A água gasosa causará muito mais dano ao corpo humano, pois ela liberará 60,4 kcal de energia, enquanto que a água líquida apenas 6,4 kcal.

Acredito que a questão se equivocou no fornecimento dos dados. Se a água gasosa vai diminuir de temperatura até os 36ºC, então ela mudará seu estado de gás para líquido, logo precisamos do calor latente de condensação da água, e ele é dado por:

Lc = calor latente de condensação da água = -540 cal/g

Vamos trabalhar separadamente com cada uma das exposições propostas pelos bombeiros:

Água em estado gasoso a 100 ºC:

Se o ponto de vaporização da água ocorre em T = 100ºC, então abaixo disso ela estará em estado líquido, logo nosso gás primeiro irá se condensar para depois diminuir sua temperatura até os 36ºC. Portanto, para que ocorra essa mudança de estado ele liberará:

Q1 = m*Lc = 100*(-540) = -54000 cal = -54 kcal

Agora que ele já condensou, podemos calcular a energia liberada por ele até atingir a temperatura de 36ºC:

Q2 = mcΔT = 100*1*(36 - 100) = - 6400 cal = -6,4 kcal

Somando os dois valores teremos a quantidade total de calor liberada pela água gasosa:

Qt = Q1 + Q2 = -54 - 6,4 = -60,4 kcal

Água em estado líquido a 100 ºC:

Como a água já está em estado líquido, ela apenas passará pelo processo Q2 que calculamos anteriormente.

Portanto, podemos afirmar que a quantidade total de calor liberada pela água em estado líquido foi de:

Qt' = Q2 = -6,4 kcal

Comparando os dois valores, vemos que, em valores absolutos (módulos):

|Qt| > |Qt'|

|-60,4 kcal| > |-6,4 kcal|

60,4 kcal > 6,4 kcal

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