Coloca-se uma massa m de gelo fundente (a 0 ºC) em um copo de capacidade térmica desprezível contendo 300 mL de suco a 26,6 ºC e verifica-se no equilíbrio térmico uma temperatura de 2,0 ºC.
Dados:
densidade do suco: 1,0 g/cm3 ;
calor específico sensível do suco: 1,0 cal/g ºC;
calor específico latente de fusão do gelo: 80 cal/g.
Não levando em conta as trocas de calor com o ambiente, é correto afirmar que:
A) m = 100g
B) m = 90g
C) m = 80g
D) m = 70g
E) m = 60g
Soluções para a tarefa
Resposta:
B
Explicação:
Temos que saber a massa do suco, para isso usa-se a densidade.
Se em 1cm3 de suco há 1g, então em 300cm3 (1mL = 1cm3) haverá 300g.
No calorímetro haverá a seguinte condição de equilíbrio:
mcΔT (suco) + mcΔT(água proveniente do gelo) + m.L = 0
Resumindo: o gelo vai derreter, vai virar água e ela vai interagir com o suco para entrar na condição de equilíbrio (entender esses processos faz toda a diferença nesta questão)
A temperatura de equilíbrio (Tf) é 2ºC
300.1.(2– 26,6) + m.1.(2 - 0) + m.80 = 0
600 - 7980 + 2m + 80m = 0
82m = 7380
m = 90g
Para que o suco de densidade igual a água (d=1 g/cm³) com massa de 300 gramas chegue a 2 °C ele deve receber 7380 cal do gelo, que para ceder esse energia, deve possui 90 g. Alternativa B.
Para reduzir 24,6 °C, o suco deve receber:
Q=300.1.24,6
Q=7380 cal
Portanto a soma entre o calor latente e calor sensível da água deve ser igual a 7380 cal.
7380=m.80 + m.1.2
7380=82m
m= 90 gramas de gelo.
A calorimetria é o estudo da mudança de comportamento de um elemento devido o aumento de temperatura ou a mudança de estado físico.
Quando não é considerada uma mudança de estado físico, utilizamos da Quantidade de Calor Sensível para calcular a variação de energia. A quantidade de calor é expressa matematicamente por:
Q=m.c.Δθ
O calor específico, também conhecido como calor sensível, de uma material é a quantidade de energia necessária para que esse material varie 1°C ou 1K de Temperatura.
O calor latente é a quantidade de energia que um material necessita para mudar seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso), durante essa mudança não há alteração da temperatura, somente do estado físico da matéria. Que é dado por:
Q=m.L
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