Question

Recentemente houve incidentes com meteoritos na Rússia e na Argentina, mas felizmente os danos foram os menores possíveis, pois, em geral, os meteoritos ao sofrerem atrito com o ar se incineram e desintegram antes de tocar o solo. Suponha que um meteorito de 20 kg formado basicamente por gelo entra na atmosfera, sofre atrito com o ar e é vaporizado completamente antes de tocar o solo. Considere o calor latente de fusão e de vaporização da água iguais a 300 kJ/kg e 2200 kJ/kg, respectivamente. O calor específico do gelo é 0,5 cal/(g∙oC) e da água líquida é 1,0 cal/(g∙oC). Admita que 1 cal é igual a 4,2 J. Supondo que o bloco de gelo estava à temperatura de -10 oC antes de entrar na atmosfera, calcule qual é a quantidade de energia fornecida pelo atrito, em joules, para: a) aumentar a temperatura do bloco de gelo de -10 oC até gelo a 0 oC. b) transformar o gelo que está na temperatura de 0 oC em água líquida a 20 oC

#UFPR
#VESTIBULAR

Answer 1

a) A energia fornecida pelo atrito foi de 4,2*10⁵J.

A -10°C e pressão ambiente a água está no estado sólido (gelo), para o qual o calor específico é 0,5 cal/(g∙°C) . Sendo assim, podemos desenvolver a equação fundamental da calorimetria:

Q = (T - To)*C*m

Q = (0 -(-10))*0,5*20000 = 10*0,5*20000 = 100 kcal = 420 kJ = 4,2*10⁵J

b) A energia fornecida pelo atrito foi de 7,68*10⁶ J.

A 0°C o gelo está na temperatura de transição de fase e o calor latente de fusão será de 300 kJ/kg. Logo, a energia da fusão será de 300*20 = 6000 kJ. Calculando a energia de aumento de temperatura da água líquida com calor específico de 1,0 cal/(g∙°C):

Qliq = (20 - 0)*1,0*20000 = 400 kcal = 1680 kJ

Qtot = Efus + Qliq = 1680 kJ + 6000 kJ = 7,68*10⁶ J

Bons estudos!