Dados: Lgelo(fusão) = 80 cal/g ; Lágua(evapo) = 540 cal/g ;
Cgelo = 0,5 cal⁄g°C; Cágua = 1cal⁄g°C; Caço = 0,12 cal⁄g°C
01- Qual foi a temperatura de equilíbrio atingida por esse
sistema aproximadamente?
A) 40,1°C B) 46,35°C C) 41,18°C D) 45,22°C
02- Qual foi o volume final que a amostra de aço apresentou quando atingiu a temperatura de equilíbrio aproximadamente?
A) 63,65 cm3 B) 63,62 cm3 C) 63,59 cm3 D) 63,57 cm3
Soluções para a tarefa
Exercício 1
O calor específico do gelo e da água são, respectivamente, 0,5 cal/g°C e 1,0 cal/g°C:
c(gelo) = 0,5 cal/gºC
c(água) = 1,0 cal/gºC
O Calor Latente de fusão do gelo vale 80 cal/g:
L(fusão) = 80 cal/g
O Calor Latente de vaporização da água vale 540 cal/g:
L(vaporização) = 540 cal/g
A temperatura inicial é - 10 ºC e a final, 100 ºC:
T₀ = - 10 ºC
T = 100 ºC
A massa do corpo é de 100 g:
m = 100 g
Antes do ponto de fusão do gelo — que é a temperatura final (T) de 0 ºC —, o sólido ganha energia para passar da temperatura inicial (T₀) de - 10 ºC até a temperatura final. Para determinar essa energia, temos que aplicar os dados na fórmula Fundamental da Calorimetria:
Q = m×c×ΔT
Temos os seguintes dados do corpo no estado sólido:
T₀ = - 10 ºC
T = 0 ºC
c(gelo) = 0,5 cal/gºC
m = 100 g
Aplicando na fórmula:
Q = m×c×ΔT
Q = m×c×(T - T₀)
Q = 100×0,5×[0 - (- 10)]
Q = 100×0,5×10
Q₁ = 500 cal
No momento da fusão, o corpo absorve energia e consome ela para desagrupar as moléculas ordenadas do estado sólido. Logo, por um momento não há variação de temperatura. Nesse momento em que não há passagem de estados é que calculamos a energia consumida. Temos que o calor latente de fusão vale 80 cal/g, e temos a massa do corpo. Basta aplicar na fórmula da Quantidade de Calor Latente:
L(fusão) = 80 cal/g
m = 100 g
Aplicando na fórmula:
Q = m×L
Q = 100×80
Q₂ = 8.000 cal
Num segundo momento, a temperatura inicial do corpo no estado líquido está em 0 ºC. Precisa-se calcular a quantidade de calor até chegar na temperatura final (que é o ponto de ebulição) de 100 ºC:
T₀ = 0 ºC
T = 100 ºC
c(água) = 1,0 cal/gºC
Aplicando na fórmula Fundamental da Calorimetria:
Q = m×c×ΔT
Q = m×c×(T - T₀)
Q = 100×1,0×(100 - 0)
Q = 100×1,0×100
Q₃ = 10.000 cal
Na passagem de estados, a energia incrementada é consumida no momento, logo não há variação de temperatura. Calcula-se a quantidade de calor latente:
L(vaporização) = 540 cal/g
m = 100 g
Aplicando na fórmula da Quantidade de Calor Latente:
Q = m×L
Q = 100×540
Q₄ = 54.000 cal
A quantidade de calor total consumida é a soma dos quatro valores determinados:
Qt = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄
Qt = 500 + 8.000 + 10.000 + 54.000
Qt = 72.500 cal
Qual é a resposta?
A quantidade de calor total consumida no sistema é igual a 72.500 cal.