(G1 - cftmg 2015) Os estados de agregação das partículas de um material indeterminado possuem algumas características diferentes, conforme mostra a Figura 1. Por outro lado, as mudanças de estado físico desse mesmo material são representadas por meio de uma curva de aquecimento que correlaciona valores de temperatura com a quantidade de energia fornecida sob a forma de calor, apresentada na Figura 2. Uma relação entre os dados da Figura 2 e os estados de agregação da Figura 1 permite estabelecer que: *
1 ponto
Imagem sem legenda
B - sólido, C - líquido, D - gasoso.
A - sólido, C - líquido, E - gasoso.
A - sólido, B - líquido, C - gasoso.
C - sólido, D - líquido, E- gasoso.
B - gasoso, D - líquido, E - sólido.
3) Um bloco de gelo, de massa 40 g, à -20 °C, recebeu 4600 calorias. Determine a temperatura final da água, no estado líquido. Dados: calor específico da água = 1,0 cal/g °C; calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C; calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g. *
2 pontos
Tf = 1,26 °C.
Tf = 12,64 °C.
Tf = 0,04 °C.
Tf = 28 °C.
Tf = 25 °C.
4. Você tem 110 g de água à temperatura 25 °C. Quanto de calor deve-se retirar dessa água para obter-se um bloco de gelo a - 10 °C? Dados: calor específico da água = 1,0 cal/g °C; calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C; calor latente de solidificação = - 80 cal/g. *
2 pontos
5. O gráfico refere-se à transformação de 80 g de uma substância pura que se encontra inicialmente no estado sólido. Com base no gráfico determine: a) As temperatura de fusão e de vaporização dessa substância; b) O estado físico em que se encontra a substância a 20 °C, a 100 °C e a 180 °C; c) O calor latente de fusão e o de vaporização; d) O calor específico no estado sólido e no estado líquido. OBS: A quantidade de calor (Q) está em Kcal, para resolver devem transformar para cal, lembrando que K vale 1000. *
2 pontos
Imagem sem legenda
6. No gráfico, estão as variações das temperaturas de um pedaço de metal (c = 0,25 cal/g°C) e de um bloco de gelo (c = 0,5 cal/g°C), com massa de 200 g, colocados em contato. Determine a massa do pedaço de metal e a temperatura de equilíbrio térmico.
Imagem sem legenda
Soluções para a tarefa
Resposta:
1) ? 3) 25 °C 4) 12100 cal 5) ? 6) ?
Explicação:
1) Anexe os gráficos para que eu possa completar essa resposta.
3)
Para iniciar a análise dessa questão, é muito importante perceber que todo o gelo será derretido no processo. Isso significa que a quantidade total de calorias vai ser uma soma entre o calor sensível recebido pelo gelo até o ponto crítico de fusão (0 °C), o latente necessário para derreter 40g de gelo a 0 °C e o calor sensível recebido pelo corpo, agora líquido.
Tenhamos:
(Q)L = Calor Latente
(Q)Sg = Calor Sensível recebido pelo gelo
(Q)Sa = Calor Sensível recebido pela água
(Q)T = Calor Total
(Tf)g = Temperatura Final antes da fusão
(Tf)a = Temperatura Final após a fusão
(Ti)g = Temperatura Inicial antes da fusão
(Ti)a = Temperatura Inicial após a fusão
m = Massa
(α)g = Calor Específico do gelo
(α)a = Calor Específico da água
L = Calor Latente de fusão do gelo
A fórmula fica
(Q)T = (Q)Sg + (Q)L + (Q)Sa
Revisando as funções dos calores sensíveis e latentes:
Fórmula do calor sensível: Qs = m × α × (Tf - Ti)
Fórmula do calor latente: Ql = m × L
Substituindo na fórmula anterior, temos a equação:
(Q)T = m × (α)g × ((Tf)g - (Ti)g) + m × L + m × (α)a × ((Tf)a - (Ti)a)
Variáveis conhecidas:
(Q)T = 4600 cal
m = 40 g
(Ti)g = (-20) °C
(α)g = 0,5 cal/g°C
L = 80 cal/g
(α)a = 1 cal/g
Variável pedida:
(Tf)a: Temperatura final após a fusão (da água)
Temos sempre de verificar se todas as variáveis coincidem. Parece ser caso: para calor temos calorias, para temperatura temos graus Celsius, para massa temos gramas.
Tendo em vista que a temperatura de fusão do gelo é 0 °C, podemos supor ainda que tanto a temperatura final antes da fusão (Tf)g como a temperatura inicial após a fusão (Ti)a são iguais a 0 °C.
Vamos substituir tudo na grande fórmula:
(Q)T = m × (α)g × ((Tf)g - (Ti)g) + m × L + m × (α)a × ((Tf)a - (Ti)a)
4600 = 40 × 0,5 × (0 - (-20)) + 40 × 80 + 40 × 1 × (Tf - 0)
Simplificando:
4600 = 40 × 0,5 × 20 + 40 × 80 + 40 × 1 × Tf
Desenvolvendo a equação:
4600 = 400 + 3200 + 40Tf
4600 - 400 - 3200 = 40Tf
1000 = 40Tf
1000/40 = Tf
25 = Tf
Portanto, a temperatura final da água, no estado líquido, é de 25 °C.
4)
Para iniciar a análise dessa questão, é muito importante perceber que toda a água será congelada no processo. Isso significa que a quantidade total de calorias vai ser uma soma entre o calor sensível retirada da água até o ponto crítico de solidificação (0 °C), o latente necessário para congelar 40g de água a 0 °C e o calor sensível retirado do corpo, agora sólido, até -10 °C.
Tenhamos:
(Q)L = Calor Latente
(Q)Sg = Calor Sensível recebido pelo gelo
(Q)Sa = Calor Sensível recebido pela água
(Q)T = Calor Total
(Tf)g = Temperatura Final antes da solidificação
(Tf)a = Temperatura Final após a solidificação
(Ti)g = Temperatura Inicial antes da solidificação
(Ti)a = Temperatura Inicial após a solidificação
m = Massa
(α)g = Calor Específico do gelo
(α)a = Calor Específico da água
L = Calor Latente de solidificação do gelo
A fórmula fica
(Q)T = (Q)Sg + (Q)L + (Q)Sa
Revisando as funções dos calores sensíveis e latentes:
Fórmula do calor sensível: Qs = m × α × (Tf - Ti)
Fórmula do calor latente: Ql = m × L
Substituindo na fórmula anterior, temos a equação:
(Q)T = m × (α)a × ((Tf)a - (Ti)a) + m × L + m × (α)g × ((Tf)g - (Ti)g)
Variáveis conhecidas:
m = 110 g
(Ti)a = 25 °C
(Tf)g = (-10) °C
(α)a = 1 cal/g°C
L = (-80) cal/g
(α)g = 0,5 cal/g
Variável pedida:
(Q)T: Calor total (que deve ser negativo, visto que se está retirando o calor).
Temos sempre de verificar se todas as variáveis coincidem. Parece ser caso: para calor temos calorias, para temperatura temos graus Celsius, para massa temos gramas.
Tendo em vista que a temperatura de solidificação da água é 0 °C, podemos supor ainda que tanto a temperatura final antes da solidificação (Tf)a como a temperatura inicial após a solidificação (Ti)g são iguais a 0 °C.
Vamos substituir tudo na grande fórmula:
(Q)T = m × (α)a × ((Tf)a - (Ti)a) + m × L + m × (α)g × ((Tf)g - (Ti)g)
(Q)T = 110 × 1 × (0 - 25) + 110 × (-80) + 110 × 0,5 × ((-10)-0)
Simplificando:
(Q)T = 110 × (-25) + 110 × (-80) + 110 × 0,5 × (-10)
Desenvolvendo a equação:
(Q)T = (-2750) + (-8800) + (-550)
(Q)T = (-12100)
Note que o valor negativo representa que se está retirando o calor.
Portanto, deve-se retirar 12100 calorias da água para obter gelo a (-10) °C.
5) Anexe o gráfico para que eu possa completar a resposta.
6) Anexe o gráfico para que eu possa completar a resposta.