Question

Determine a quantidade de calor, em calorias, necessária para um bloco de gelo com 2
kg de massa, inicialmente a -12°C, seja aquecido até a temperatura de 25°C.
DADOS: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C; Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g;
Calor específico da água = 1 cal/g ºC

Answer 1

Olá, boa noite.

Devemos determinar a quantidade de calor necessária, em calorias, para que um bloco de gelo de massa igual a $\mathsf{2~kg}$, inicialmente à temperatura de $\mathsf{-12\°C}$ seja aquecido até a temperatura de $\mathsf{25\°C}$.

Primeiro, lembre-se que existem dois tipos de calores:

• O calor sensível, em que calculamos o calor necessário para que o corpo atinja determinada temperatura $\mathsf{t}$, partindo de uma temperatura inicial $\mathsf{t_0}$, dada pela fórmula: $\mathsf{Q_s=m\cdot c\cdot \Delta t}$, em que $\mathsf{m}$ é a massa do corpo, $\mathsf{c}$ é o calor específico do material e $\mathsf{\Delta t=t-t_0}$ é a variação da temperatura.
• O calor latente, em que calculamos o calor necessário para que o corpo mude de estado, sem mudar sua temperatura. Lembre-se que a determinadas temperaturas, dois estados do mesmo corpo podem coexistir. É calculado pela fórmula: $\mathsf{Q_L=m\cdot L}$, em que $\mathsf{L}$ é o calor latente de fusão ou vaporização.

Calculemos o calor necessário para que o bloco de gelo atinja a temperatura de $\mathsf{0\°~C}$, utilizando os dados cedidos pelo enunciado: lembre-se de converter a massa de $\mathsf{kg}$ para $\mathsf{g}$.

$\mathsf{Q_s=2000\cdot0.5\cdot(0-(-12))}$

Some os valores entre parênteses e multiplique

$\mathsf{Q_s=12000~cal}$

Agora, calculamos o calor necessário para que o bloco de gelo mude de estado: lembre-se que o gelo é o estado sólido da água!

$\mathsf{Q_L=2000\cdot80}$

Multiplique os valores

$\mathsf{Q_L=160000~cal}$

Então, calculamos o calor para que a água, agora a $\mathsf{0\°C}$ passe para a temperatura de $\mathsf{25\°C}$.

$\mathsf{Q_s=2000\cdot 1\cdot (25-0)}$

Some os valores entre parênteses e multiplique os valores

$\mathsf{Q_s=50000~cal}$

Somando os calores, teremos:

$\mathsf{Q_T=12000+160000+50000 = 222000~cal}$

Este é o calor necessário para realizar este processo.