Question

Um bloco de 2 kg de gelo encontra- se e uma temperatura de - 20 °C. Ele começa a ser continuamente aquecido por uma fonte térmica. Depois de certo tempo, o calor recebido é utilizado para a sua mudança de estado que passa a ser líquida. Novamente ele continua a receber calor até que já na fase gasosa, chega a 120 °C.

a) A partir das informações fornecidas, realize os cálculos e indique a quantidade total de calor necessária para a passagem do gelo do estado sólido para o gasoso.
Adote:
Calor latente de fusão da água: L = 80 cal/g
Calor latente da vaporização da água: L + 540 cal/g
Calor específico do gelo: c = 0,5 cal/g °C
Calor específico da água: c = 1 cal/g °C
Calor específico do vapor: c= 0,48 cal/g °C

Answer 1

Dados fornecidos:

m = 2 kg ou 200 g
ti = -20ºC
tf = 120ºC
Lf = 80 cal/g
Lv: 540 cal/g
C gelo: 0,5 cal/g °C
C água: 1 cal/g °C
C vapor = 0,48 cal/g °C

Vamos começar calculando quanto de energia será necessário para aquecer o gelo até 0ºC:

Q = m.c.Δt
Q = 200 x 0,5 x (0 - (-20)
Q = 2.000 J

Energia necessária para transformar 200 g de gelo em 200 g de água:

Q = m.Lf
Q = 200 x 80 
Q = 16.000 J

Energia para aquecer 200 g de água de 0ºC a 100ºC

Q = 200 x 1 x (100 - 0)
Q = 20.000 J

Energia necessária para transformarmos 200 g de água em 200 g de vapor:

Q = 200 x 540
Q = 108.000 J

Energia necessária para aquecer 200 g de vapor de 100ºC até 120ºC

Q = 200 x 0,48 x (120 - 100)
Q = 1.920 J

Quantidade total de calor:

Q = 1.920+108.000+20.000+16.000+2.000
Q = 147.920 J