Question

Qual a quantidade de calor necessária para transformar 120g de vapor de água incialmente a 110''C, em gelo a 0''C?

Answer 1

Resposta:

Dados:

Calor específico água:   $c_A= 1,00 \ cal/g^{o}C$

Calor específico vapor d'água:   $c_V= 0,48 \ cal/g^{o}C$

Calor latente de solidificação da água:   $L_S= 80 \ cal/g$

Calor latente de condensação do vapor:   $L_C= 540 \ cal/g$

Quatro etapas de transferência de calor estão envolvidas:

$1.$ Calor ($Q_1$) para abaixar a temperatura do vapor de $110$ºC a $100$ºC;

$2.$ Calor ($Q_2$) para condensar o vapor;

$3.$ Calor ($Q_3$) para abaixar a temperatura da água de $100$ºC para $0$ºC;

$4.$ Calor ($Q_4$) para congelar a água;

O calor de cada processo pode ser calculado:

$Q_1=m_V*c_V*\Delta T = 120*0,48*(100-110)= -576 \ cal$

$Q_2=m_V*L_C=-120*540 = -64800 \ cal$

$Q_3=m_A*c_A*\Delta T = 120*1*(0-100) = -12000 \ cal$

$Q_4=m_A*L_S = -120*80 = -9600 \ cal$

O calor total gasto é dado pela soma do calor de todas as etapas:

$Q_{total}=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4\\Q_{total}=-576-64800-12000-9600$

$Q_{total}=-86976 \ cal$

OBS: O valor negativo indica que é necessário que, em todos os processos, o material perca calor.