Question

Quanto de calor será necessário ceder para 100 g de gelo a temperatura de -20°C para que se torne água a 10°C?
Dados: Calor específico do gelo: 0,5 cal/ g°C
Calor específico da água: 1 cal/ g°C
Calor latente do gelo: 80 cal/g​

Answer 1

Precisaremos ceder 10000 cal de calor para o gelo.

Teoria envolvida:

Primeiro usaremos dois tipos de fórmulas da calorimetria. Abaixo, o tipo utilizado para o momento em que não está ocorrendo mudança de estado físico (-20°C - 0°C e depois de 0° - 10°C).

$\Large Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

Q é o calor fornecido (cal)

m é a massa (gramas)

c é o calor específico (gelo/água) em cal/g°C

ΔT é a variação de temperatura (°C)

Quando estiver ocorrendo mudança de estado físico, ou seja, em 0°C usaremos a fórmula abaixo:

$\Large Q = m \cdot L$

Q é o calor fornecido (cal)

m é a massa (gramas)

L é o calor latente do gelo (cal/g)

No fim, a quantidade de calor fornecida será igual a soma dessas três etapas (-20°C até 0°C , depois em 0°C e por fim 0°C - 10°C).

Iniciando o Exercício:

Primeira etapa: De (-20°C - 0°C):

$\Large Q_{I} = 100 \cdot 0,5 \cdot (0 -(-20))\\\\\Large \text { Q_{I} = 1000 cal}$

Segunda etapa: 0°C:

$\Large \text { Q_{II} = 100 \cdot 80 = 8000 cal}$

Terceira etapa: 0°C - 10°C:

$\Large \text { Q_{III} = 100 \cdot 1 \cdot (10-0) = 1000 cal}$

∴

$\Large Q_{TOTAL} = Q_I + Q_{II} + Q_{III}\\\\\Large \text { Q_{TOTAL} = 1000 + 8000 + 1000 = 10000 cal}$

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