Question

Qual a quantidade de calor necessária para transformar 50g de água a 20ºC em vapor de água a 140ºC?
Dados: calor especifico da água = 1 cal/gºC; calor latente de vaporização da água = -540 cal/g; calor especifico de vapor de água = 0,5 cal/gºC.
(Com explicações se possível).

Answer 1

Essa transformação será realizada em três etapas:

⇒ De 20°C até 100°C, calcularemos a quantidade de calor sensível envolvida, já que é um processo que envolve mudança de temperatura.

Qs = m.c.ΔT

• Qs: calor sensível, em cal
• m: massa, em g
• c: calor específico, em cal/g°C
• ΔT: temperatura, em °C

⇒ Em 100°C, calcularemos a quantidade de calor latente envolvida, já que a haverá mudança de estado físico, com a água passando do estado líquido para o gasoso.

Ql = m.L

• Ql: calor latente, em cal
• m: massa de água, em g
• L: calor latente de vaporização da água, em cal/g

⇒ Por fim, teremos uma nova quantidade de calor sensível envolvida entre 100°C até 140°C, já que haverá mudança de temperatura da água que já se encontra no estado gasoso.

Qs = m.c.ΔT

• Qs: calor sensível, em cal
• m: massa do vapor de água, em g
• c: calor específico de vapor de água, em cal/g°C
• ΔT: temperatura, em °C

Feito o esquema, calcularemos o calor envolvido em cada uma das etapas.

1ª Etapa:

Qs = m.c.ΔT = 50.1.80
Qs = 4000 cal

2ª Etapa:

Ql = m.L = 50.540
Ql = 27000 cal

3ª Etapa

Qs = m.c.ΔT = 50.0,5.40
Qs = 1000 cal

A quantidade de calor necessária para a transformação será a soma das quantidades de cada uma das etapas, ou seja:

Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = 4000 cal + 27000 cal + 1000 cal
Q = 32000 cal 


RESPOSTA: A quantidade de calor necessária para essa transformação é de 32000 cal


Espero que eu tenha ajudado, companheiro! :D

Answer 2

Dados:
       m = 50g H20              c = 1 cal/g°C ; L = -540 cal/g ; c = 0,5 cal/g°C
        To = 20°C                    T = 140°C

  I - Transformação de calor usamos quantidade de calor
                                           Q = m.c.ΔT

  II - No entanto, haverá mudança de estado:
                                     Líquido ------ Gasoso ( Vaporização)
       Assim, usamos calor latente:
                                        Q = m.L
 
  III - Aplicamos, duas transformações, logo, a água virando vapor, ainda será água, mais em forma de vapor, ou seja, :
                                         ∑Q
                  Q = Q(líquido) + Q(vaporização) + Q(troca de estado)
                  Q = m.c.ΔT + m.c.ΔT + m.L
                  Q = 50.1.(100-20) + 50.0,5.(140-20) + 50.540
                  Q = 4 000 + 1 000 + 27 000
                  Q = 32 000 cal ou 32 kcal