Question

Uma porção de gelo a 0°C (520 g), está dentro de um calorímetro cuja capacidade
térmica é 50cal/C. Coloca-se dentro do calorímetro vapor de água a 120°C, na
quantidade necessária e suficiente para fundir totalmente o gelo. Calcule a massa de
água que se forma no interior do calorímetro.

Answer 1

Primeiro precisamos calcular a quantidade de calor necessária para fazer o gelo liquefazer. Isso é feito da seguinte forma:

>>Calculo do calor latente necessário:

Ql = L*m , onde L é o calor latente de fusão: 80g/cal

>> Com esse resultado agora devemos levar em conta o seguinte:

-  que o vapor de água fornece todo o calor necessário para o gelo se liquefazer

- Devemos decidir se o vapor ficará a 100ºC ou se esse vapor se transformará em água. Provavelmente é essa segunda opção  que o enunciado pretende, caso contrário a resposta seria 520 mL de água.

- Sendo assim, o gelo deverá absorver o calor sensível do vapor de água até 100ºC e ainda o Calor latente para a mudança de fase.

>> Vamos lá:

Assim:

Ql gelo = 80g/cal*520g = 41,6kcal (ganhando calor)

Ql vapor = 80g/cal*m g = - 80m (perdendo calor), onde m é a massa de vapor de água

∑q = q latente liq gelo + q sensível vapor + q latente lique vapor = 0

[41,6kcal]  + [m*0,480cal/g°C*(100-120)ºC] + [-80m] =0

41,6 kcal - [80m - 9,6m]cal/g=0

41,6 kcal = [89,6m]cal/g

m = 41,6 *10^3 cal / 89,6(cal/g) = 464 g de vapor de água

Massa de água total = m gelo + m vapor = 984 g de água