Question

Qual a quantidade de calor necessária para transformar 250g de gelo (água em estado sólido) incialmente a -2oC em vapor (água em estado gasoso) a 105oC?

Answer 1

Resposta:

Dados:

Calor específico gelo:    $c_G= 0,55 \ cal/g^{o}C$

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 fusão do gelo:   $L_F= 80 \ cal/g$

Calor latente de vaporização da água:   $L_V= 540 \ cal/g$

Cinco etapas de transferência de calor estão envolvidas:

$1.$ Calor ($Q_1$) para elevar a temperatura do gelo de $-2$ºC a $0$ºC;

$2.$ Calor ($Q_2$) para derreter o gelo;

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

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

$5.$ Calor ($Q_5$) para elevar a temperatura do vapor de $100$ºC a $105$ºC;

O calor de cada processo pode ser calculado:

$Q_1=m_G*c_G*\Delta T = 250*0,55*(0-(-2)=250*0,55*2 = 275 \ cal$

$Q_2=m_G*L_F=250*80 = 20000 \ cal$

$Q_3=m_A*c_A*\Delta T = 250*1*(100-0) = 25000 \ cal$

$Q_4=m_A*L_V = 250*540 = 135000 \ cal$

$Q_5=m_v*c_V*\Delta T = 250*0,48*(105-100)= 600 \ cal$

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

$Q_{total}=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4+Q_5\\Q_{total}=275+20000+25000+135000+600$

$Q_{total}=180875 \ cal$