Um bloco de gelo de massa 500 gramas encontra-se a -20ºC. Determine a quantidade de calor que se deve fornecer a esse bloco para que ele se transforme totalmente em vapor de água a 100ºC.
Soluções para a tarefa
essa é uma questão sobre Calorimetria - trocas de calor com mudança de estado.
A quantidade de calor sensível recebida ou cedida por um corpo pode ser calculada através da seguinte fórmula:
Q = m . c . ΔT
Sendo:
Q: quantidade de calor sensível (J ou cal)
m: massa do corpo (kg ou g)
c: calor específico (J/kg.ºC ou cal/g.ºC)
ΔT: variação de temperatura (ºC), ou seja, a temperatura final menos a temperatura inicial
Alguns conceitos são importantes para a resolução do problema proposto, saiba que:
* Durante a fusão e a vaporização a temperatura permanece constante, porque a energia térmica (calor) fornecida ao gelo foi utilizada apenas para convertê-lo em água líquida e a energia térmica (calor) fornecida à água líquida foi utilizada apenas para convertê-la em vapor, fazendo com que a temperatura nessas duas mudanças de estado físico permaneça constante (0ºC na fusão e 100ºC na vaporização).
* Alguns dados, que são conhecidos, necessários para a resolução.
Dados: calor específico da água = 1,0 cal/g°C
calor específico do gelo = calor específico do vapor = 0,5 cal/g°C
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
calor latente de vaporização da água = 540 cal/g
Resolução:
Um bloco de gelo passará por várias mudanças de estado até se transformar totalmente em vapor de água.
Tendo a fórmula em mente: Q = m . c . ΔT
1) Aquecimento do gelo
Q = m . c . ΔT
Q = 500 . 0,5 . (0 - (-20))
Q1 = 5000 cal
2) Fusão do gelo (não há variação de temperatura!)
Q2 = 500 . 80
Q2 = 40000 cal
3) Aquecimento da água
Q3 = 500 . 1 . (100 - 0)
Q3 = 50000 cal
4) Vaporização da água (não há variação de temperatura!)
Q4 = 500 . 540
Q4 = 270000 cal
Finalmente,
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Qtotal = 5000 + 40000 + 50000 + 270000
Qtotal = 365000 cal ou 365 kcal
Bons estudos!