Uma tigela de alumínio com 180g de massa contém 90g de água a 0 °C em equilíbrio térmico. Fornecendo-se calor igual a 18 Kcal ao sistema, eleva-se a temperatura deste a 100 °C, iniciando-se a ebulição.
Dados:
Calor específico da água: 1 cal/g °C
Calor latente da vaporização da água: 540 cal/g°C
Calor específico do alumínio: 0,2 cal/g°C
Nessas circunstâncias, qual é a massa de água que se vaporiza ?
Soluções para a tarefa
Resposta:
A massa de água que vaporiza = 10g
Explicação:
1ª situação:
Alumínio passando de 0ºC para 100ºC
Vamos calcular a quantidade de calor consumida ou seja QAL
Q = m.c.Δt
QAL = 180 . 0,2 . 100
QAL = 3.600 cal
e ao mesmo tempo Água passando de 0ºC para 100ºC
Vamos calcular a quantidade de calor consumida ou seja QAG
Q = m.c.Δt
QAG = 90 . 1 . 100
QAG = 9.000 cal
Assim, para elevar a temperatura de 0ºC para 100ºC do conjunto, tigela de alumínio e água, precisamos de QAL + QAG ou seja
A energia Q = 3.600 + 9.000 = 12.600 cal
Mas foram fornecidas ao sistema 18 kcal ou 18.000 cal
Assim ainda restam 18.000 - 12.600 = 5.400 cal
Esta quantidade de calor foi usada para evaporar parte da água, cálculo que fazemos agora.
Q = m . Lf
5.400 = m . 540
m = 5.400/540
m = 10g
Observações:
1 - Quando a água inicia o processo de ebulição a temperatura do conjunto é mantida em 100ºC, por isso o alumínio não consome mais calor.
2 - A solução pode ser feita em uma única equação envolvendo todos os cálculos, mas optamos pelo fatiamento para ficar melhor o entendimento.