as paredes de um calorimetro sao chamadas paredes adibaticas.por que?
Soluções para a tarefa
Porque não permitem a troca de calor com o meio.
Resposta:
Considere:
• Calor sensível liberado pelo vapor:
\begin{lgathered}Q_{v}=m_vc_v\Delta\theta_v=150\cdot0,45\cdot(100-120)=67,5\cdot(-20)\\\\ Q_{v}=-1350~cal\end{lgathered}
Q
v
=m
v
c
v
Δθ
v
=150⋅0,45⋅(100−120)=67,5⋅(−20)
Q
v
=−1350 cal
• Calor latente liberado na condensação:
\begin{lgathered}Q_{c}=-m_vL_v=-150\cdot540\\\\ Q_{c}=-81000~cal\end{lgathered}
Q
c
=−m
v
L
v
=−150⋅540
Q
c
=−81000 cal
• Calor sensível liberado pelo líquido condensado:
\begin{lgathered}Q_{\ell c}=m_{\ell c}c_{\ell c}\Delta\theta_{\ell c}=150\cdot1\cdot(0-100)=150\cdot(-100)\\\\ Q_{\ell c}=-15000~cal\end{lgathered}
Q
ℓc
=m
ℓc
c
ℓc
Δθ
ℓc
=150⋅1⋅(0−100)=150⋅(−100)
Q
ℓc
=−15000 cal
• Calor sensível liberado pelo líquido previamente existente no calorímetro:
\begin{lgathered}Q'_{\ell}=m'_{\ell}c'_{\ell}\Delta\theta'_{\ell}=200\cdot1\cdot(0-60)=200\cdot(-60)\\\\ Q'_{\ell}=-12000~cal\end{lgathered}
Q
ℓ
′
=m
ℓ
′
c
ℓ
′
Δθ
ℓ
′
=200⋅1⋅(0−60)=200⋅(−60)
Q
ℓ
′
=−12000 cal
• Calor sensível absorvido pelo gelo do calorímetro:
\begin{lgathered}Q''_{s}=m_gc_g\Delta\theta_g=1400\cdot0,49\cdot(0-(-20))\\\\ Q''_s=13720~cal\end{lgathered}
Q
s
′′
=m
g
c
g
Δθ
g
=1400⋅0,49⋅(0−(−20))
Q
s
′′
=13720 cal
• Calor latente a ser descoberto, que, a depender do sinal, pode ter sido absorvido pelo gelo ao passar para a fase líquida (no caso de ser positivo) ou liberado pela água líquida ao passar para a fase sólida (no caso de ser negativo): QQ
Para que tenhamos o equilíbrio térmico, a soma de todos as quantidades de calor listadas anteriormente tem que ser igual a 0. Assim:
\begin{lgathered}Q_v+Q_c+Q_{\ell c}+Q'_\ell+Q''_s+Q=0\\\\ (-1350)+(-81000)+(-15000)+(-12000)+13720+Q=0\\\\ -109250+13720+Q=0\\\\ Q=95630~cal\end{lgathered}
Q
v
+Q
c
+Q
ℓc
+Q
ℓ
′
+Q
s
′′
+Q=0
(−1350)+(−81000)+(−15000)+(−12000)+13720+Q=0
−109250+13720+Q=0
Q=95630 cal
Como dito anteriormente, caso Q fosse positivo, seria utilizado para liquefazer parte do gelo presente no calorímetro. Assim:
Q=m'_gL_g\Longrightarrow95630=m'_g\cdot80\Longrightarrow m'_g=1195,375~gQ=m
g
′
L
g
⟹95630=m
g
′
⋅80⟹m
g
′
=1195,375 g
Portanto, a massa total de gelo dentro do calorímetro será a massa de gelo que havia menos a massa de gelo que passou para a fase líquida:
M_g=m_g-m'_g=1400-1195,375=204,625\Longrightarrow \boxed{\boxed{M_g\approx204,6~g}}M
g
=m
g
−m
g
′
=1400−1195,375=204,625⟹
M
g
≈204,6 g
A massa de água, portanto, será igual a massa de líquido que havia antes (tanto o vapor que condensou, quanto a água que estava na fase líquida no calorímetro desde o início), acrescida da massa de gelo que se liquefez:
\begin{lgathered}M_\ell=m_{\ell c}+m'_{\ell}+m'_g=150+200+1195,375=1545,375\\\\ \boxed{\boxed{M_\ell\approx1545,4~g}}\end{lgathered}
M
ℓ
=m
ℓc
+m
ℓ
′
+m
g
′
=150+200+1195,375=1545,375
M
ℓ
≈1545,4 g