Dois béqueres iguais, de capacidade calorífica desprezível, contendo quantidades diferentes de água pura a 25°C, foram aquecidos, sob pressão constante de 1atm, em uma mesma chama. A temperatura da água em cada béquer foi medida em função do tempo de aquecimento, durante 20 minutos. Após esse tempo, ambos os béqueres continham expressivas quantidades de água. Os resultados encontrados estão registrados no gráfico a seguir:
1- INDIQUE o béquer que contém maior quantidade de água. JUSTIFIQUE sua resposta.
2- CALCULE a massa de água no béquer B, caso o béquer A contenha 200g de água. INDIQUE seu cálculo.
4- INDIQUE qual dos gráficos apresentaria um patamar maior se a temperatura dos béqueres continuasse a ser anotada até a vaporização total da água.
JUSTIFIQUE sua resposta.
Soluções para a tarefa
Quanto mais massa, mais demorado será para aquecer porção de água. Então, analisando o gráfico, o que demorou mais para atingir os 100°C foi o béquer B, possuindo então mais água do que o A.
2. Sabemos que o calculo do calor específico(sem mudança de fase) é dado por:
Q=m.c.ΔT
Sabemos o ΔT e sabemos a massa, mas não é fornecido o calor específico e nem a energia. Mas, temos uma informação importante:
"foram aquecidos ... em uma mesma chama"
Então o calor gerado pela chama por tempo, ou seja, a potência da chama, é o mesmo para as duas:
Para calcular o calor gerado, usamos:
Q=Potencia da chama . Tempo
Q=P.t
Então substituímos na equação do calor específico:
P.t=m.c.ΔT
Usamos os dados para o béquer A, usando o ΔT=100-25=75 e o tempo necessário até atingir o patamar (a temperatura de ebulição).
ma=200g ΔT=75°C t=10min
10.P=200.c.75
P=1500c
Isolamos P e c de um lado (eles serão iguais para os dois béquers.
P/c=1500
Agora aplicamos a equação para o béquer B:
P.t=m.c.ΔT
mb=? ΔT=75°C t=15min
15.P=mb.c.75
P=5mb.c
Isolamos P e c:
P/c=5.mb
Como P e c será igual para os dois béquer, podemos igualar os dois:
P/c=5.mb P/c=1500
5.mb=1500
mb=1500/5=300g de água.
4.O patamar é a parte onde a água não muda de temperatura por estar mudando de fase, absorvendo calor latente.
O calor latente é calculado por:
Q=m.L
P.t=m.L
Isolando o tempo:
t=m.L/P
Como L e P são iguais para os dois béquers, o tempo do patamar (tempo de evaporação) será maior para o béquer que contem mais massa de água, ou seja , o gráfico do béquer B terá maior patamar.
Espero ter ajudado
1- O béquer que contém maior quantidade de água é o B, pois o béquer A chega à temperatura patamar mais rápido, eliminando mais água para o ambiente até 20 min.
2-
Q=m.c.ΔT
Os dois foram aquecidos em uma mesma chama -> a potência da chama é a mesmo para as duas:
Q=Potencia da chama . Tempo
Q=P.t
Fica
P.t=m.c.ΔT
Béquer A,
ma=200g ΔT=75°C t=10min
10.P=200.c.75
P=1500c
P/c=1500
Béquer B:
mb=? ΔT=75°C t=15min
15.P=mb.c.75
P=5mb.c
Isolamos P e c:
P/c=5.mb
Igualando os dois:
P/c=5.mb P/c=1500
5.mb=1500
mb = 1500/5 = 300g -> massa de água no béquer B.
3- A temperatura de fusão de uma substância é constante, então ela será a mesma durante toda a vaporização. O tempo de patamar seria maior para B, pois ele possui mais água para evaporar.
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