Question

Determine a quantidade de calor necessária para um bloco de gelo com 600g de massa, inicialmente a -8 °C, seja aquecido até a temperatura de 15 °C
Dados calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C
Calor específico de água = 1 cal/g°C
Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

Answer 1

Resposta: 54,6 kcal

Explicação:

Bem, sabemos que o gelo se funde a 0 graus Celsius.

Logo, a questão DEVE ser feita em etapas.

Primeiro, aqueceremos o bloco de gelo de -8 C até 0 C. Para isso, utilizaremos a fórmula do calor sensível.

Ao atingir 0 C, ele começa a derreter (entra em fusão).

Assim, utilizaremos a fórmula do calor latente, para determinar quantas calorias utilizaremos para transformar o gelo em água. Nesta fase, a temperatura não varia. Ao final, teremos todo o gelo transformado em água a 0 graus Celsius.

Por fim, aqueceremos a água de 0 graus C até 15 graus Celsius. Para isso, utilizaremos novamente a fórmula do calor sensível.

1: Calor sensível no aquecimento do gelo

$Q_1 = mc\Delta\theta = mc(\theta_f - \theta_i)\\Q_1 = (600g)(0,5 cal/gC)[0 - (-8)C]\\Q_1 = (600g)(0,5 cal/gC)[(0+8)C]Q_1 = 2400 cal$

Atenção: utilizei primeiro o calor específico do gelo e não deixe de notar o jogo de sinais. A temperatura final é 0 e a inicial é -8. Logo, eu sempre quero final MENOS inicial, 0 MENOS (-8) = 0 + 8 = 8.

2: Calor latente durante a fusão do gelo

$Q_2 = mL\\Q_2 = (600g)(80 cal/g)\\Q_2 = 48000 cal$

3: Calor sensível de aquecimento da água (inicialmente a 0 graus)

$Q_3 = mc\Delta\theta = mc(\theta_f-\theta_i)\\Q_3 = (600g)(1 cal/gC)[(15 - 8)C]\\Q_3 = 4200 cal$

Note que, agora, utilizei o calor específico da água.

Por fim, basta somar as quantidades de calor de todas as etapas.

$Q_1 + Q_2 + Q_3 = 2400 +48000+4200 = 54600\ cal = 54,6\ kcal$