Question

Durante uma aula de física um professor colocou em um recipiente de vidro refratário 200g de gelo à -15°C e aqueceu até que essa massa de de gelo muda se para vapor de água à temperatura 110°C Determine a quantidade de calor que foi fornecida para essa substância. Leve em conta a absorção do calor apenas para a água

Answer 1

A quantidade de calor necessário para vaporizar o gelo é de 148.000 cal

Utilizaremos as equações do calor específico e do calor latente.

⇒ Aumentando  a temperatura do gelo

$\boxed{Q = m \cdot c \cdot (T_f-T_i)}}$

Q é a quantidade de calor (? cal);  

m é a massa (200 g);

c é o calor especifico do gelo (0,50 cal/g°C);

$T_f$ é a temperatura final (0º C);  

$T_i$ é a temperatura inicial (-15º C);

$Q = 200 \cdot 0,5\cdot (0-(-15))\\\\Q= 100 \cdot (0+15)\\\\Q = 200 \cdot 15\\\\\boxed{Q = 3000 \ cal}$

⇒ Para fundir o gelo.

$\boxed{Q = m \cdot L_{F}}$

Q é a quantidade de calor (? cal);

m é a massa (200 g);

$L_{F}$ é o calor latente de fusão gelo (80 cal/g.​)

$Q = 200 \cdot 80\\\\\boxed{Q = 16000 \ cal}$

⇒ Elevando a temperatura da água até 100º C

$\boxed{Q = m \cdot c \cdot (T_f-T_i)}}$

Q é a quantidade de calor (? cal);  

m é a massa (200 g);

c é o calor especifico da água (1,0 cal/g°C);

$T_f$ é a temperatura final (0º C);  

$T_i$ é a temperatura inicial (100º C);

$Q = 200 \cdot 1 \ (100-0)\\\\Q = 200 \cdot 100\\\\\boxed{ Q = 20000 \ cal}$

⇒Vaporizando a água:

$\boxed{Q = m \cdot L_{F}}$

Q é a quantidade de calor (? cal);

m é a massa (200 g);

$L_{F}$ é o calor latente de vaprorização da água (540 cal/g.​)

$Q= 200 \cdot 540\\\\\boxed{Q =108000 \ cal}$

⇒ Elevando a temperatura do vapor até 110º C

$\boxed{Q = m \cdot c \cdot (T_f-T_i)}}$

Q é a quantidade de calor (? cal);  

m é a massa (200 g);

c é o calor especifico do vapor (0,50 cal/g°C);

$T_f$ é a temperatura final (110 º C);  

$T_i$ é a temperatura inicial (100º C);

$Q = 200 \cdot 0,5 \cdot (110-100)\\\\Q = 100 \cdot 10\\\\\boxed{Q= 1000 \ cal}$

A quantidade total de calor é 3000 + 16000 + 20000+ 108000 +1000  = 148000  calorias.

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