Um corpo de 50g, inicialmente no estado líquido, sofre o processo calorimétrico representado graficamente ->
a) o calor latente da mudança de fase (vaporização) ocorrida:
b) a capacidade térmica do corpo antes e depois da mudança de fase
c) o calor específico do material que constitui o corpo no estado líquido e no estado de vapor
Soluções para a tarefa
Podemos definir calor latente como calor da mudança de estado. Quando uma material está mudando de fase, por exemplo do sólido para o líquido, a temperatura de fusão permanece constante até a completa fusão desse sólido, só então, aumentando depois desse processo. Assim, podemos calcular o calor latente com a seguinte equação:
Q = m. L,
sendo m a massa do corpo e L o calor latente do material.
O calor sensível é aquele que ocorrem alteração na temperatura mas não no estado físico do material. Assim, podemos calcular calor sensível com a seguinte equação:
Q = m.cp.ΔT,
sendo m a massa do corpo, cp o calor específico e ΔT a diferença de temperatura final e inicial do corpo.
- No gráfico, a primeira reta inclinada e a última reta inclinada representam um estado com mudança de temperatura portanto é a fase do calor sensível.
- A reta do meio permanece com a temperatura constante, representa o calor latente.
a) Então, a fase de calor latente é apenas a do meio:
Q = m.L
O calor Q pode ser igualado a área de baixo do gráfico. Portanto, temos que:
Q = A = L x L = 30 x (32 - 3) . 10² = 87000 cal = 87 kcal
87 = 0,05. L
L = 174 kcal/kg
b) A capacidade térmica é dada pela razão do calor pela diferença de temperatura: C = Q/ΔT
Para a reta 1:
Q₁ = A₁ = (B + b).h/2 = [(30 + 10).3/2] x 10² = 6000 cal = 6 kcal
Q₂ = A₂ = (B + b).h/2 = [(60 + 30).1/2] x 10² = 4500 cal = 4,5 kcal
C₁ = 6/(30 - 10) =
C₁ = 0,30 kcal/°C
C₂ = 4,5/(60 -30) =
C₂ = 0,15 kcal/°C
c) O calor específico cp pode ser encontrado com a fórmula de calor sensível:
Q = m.cp.ΔT
Q/ΔT = m.cp
C = m.cp
cp = C/m
cp₁ = C₁/m = 0,30/0,050
cp₁ = 6 kcal/kg.°C
cp₂ = C₂/m = 0,15/0,050
cp₂ = 3 kcal/kg.°C