Calcule a quantidade de calor necessária para transformar, sob pressão normal, 500 g de gelo, a -40 °C, em 500 g de vapor de água, a 150 °C. Dados: Cgelo = 0,55 cal/g. °C; L = 80 cal/g; Cagua = 1,0 cal/g °C; L₁ = 540 cal/g; Cvapor = 0,5 cal/g. °C.
Soluções para a tarefa
Q = 383500 cal
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O calor recebido (ou cedido) para um corpo pode acarretar, basicamente, dois fenômenos:
- Mudança de estado: a temperatura permanece a mesma e o calor (energia) vai para o reagrupamento das moléculas. Essa energia é chamada de Quantidade de Calor Latente.
A fórmula usada é
Q = m.L
Q: Quantidade de calor latente
m: massa do corpo
L: calor latente
- Mudança de temperatura: ao calor (energia) vai para aumentar a agitação das moléculas do corpo e sua temperatura aumenta. é chamada de Quantidade de Calor Sensível.
A fórmula é
Q = m.c.Δt
Q: Quantidade de calor sensível
m: massa do corpo
c: calor específico da substância que compõe o corpo
Δt: variação da temperatura
No nosso caso o calor fornecido para que 500 g de gelo a -40 °C se transforme em 500 g de vapor a 150 °C deve ser feito por partes.
Aquecimento do gelo de -40 °C até 0 °C
Q₁ = m.c.Δt
Q₁ = 500 . 0,55 . (0 - (-40))
Q₁ = 500 . 0,55 . 40
Q₁ = 11000 cal
Fusão do gelo a 0 °C
Q₂ = m.L
Q₂ = 500 . 80
Q₂ = 40000 cal
Aquecimento da água de 0 °C até 100 °C
Q₃ = m.c.Δt
Q₃ = 500 . 1 . (100 - 0)
Q₃ = 500 . 1 . 100
Q₃ = 50000 cal
Vaporização da água a 100 °C
Q₄ = m.L
Q₄ = 500 . 540
Q₄ = 270000 cal
Aquecimento do vapor de 100 °C até 120 °C
Q₅ = m.c.Δt
Q₅ = 500 . 0,5 . (150 - 100)
Q₅ = 500 . 0,5 . 50
Q₅ = 12500 cal
A quantidade de calor total a ser fornecida é
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅
Q = 11000 + 40000 + 50000 + 270000 + 12500
Q = 383500 cal
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