Question

(UFRJ)
Considere uma certa massa de gelo a oC. Para fazer com que esta massa atinja a
temperatura de 100 oC no estado líquido, é necessário fornecer-lhe Q1 calorias. Para
transformar essa mesma massa de água a 100 oC em vapor d'água a 100 oC, é
necessária uma quantidade de calor igual a Q2. Sabendo que o calor específico latente
de fusão do gelo é 80 cal/g, que o valor do calor específico sensível da água é 1,0
cal/g.oC e que o valor do calor específico de vaporização da água é 540 cal/g, calcule o
valor da razão Q2/Q1.

Answer 1

Resposta:

dados

Le = 540 cal/g

c = 1 cal/gºC  

é o calor específico da água (fonte: livros de Física do ensino médio ou superior)

Lf = 80 cal/g

é o calor latente de fusão do gelo (fonte: livros de Física do ensino médio ou superior)

Tg = 0ºC

foi dado que é a temperatura inicial do gelo

Te = 100ºC

é a temperatura final (no estado líquido) dada

assim

ΔT = 100ºC - 0ºC = 100ºC

foi dado que Q1 é o calor fornecido no processo. Então  

Q1 = Qf + Qs

Aonde

Qf = m Lf

é o calor necessário para fundir o gelo a 0ºC

Qs = m c ΔT

é o calor necessário para elevar a temperatura de água de 0ºC a 100ºC

Repare que as massas são iguais.

Assim

Q1 = m Lf + m c ΔT

Q1 = m (Lf + c ΔT)

Foi dado no enunciado que Q2 é o calor necessário para transformar a água em vapor a 100ºC, assim

Q2 = m Le

Então Q1/Q2 é

Q1/Q2 = m (Lf + c ΔT) / m Le

Q1/Q2 = (Lf + c ΔT) / Le

Q1/Q2 = (80 + 1.100) / 540

Q1/Q2 = (180) / 540

Então

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Q1/Q2 = 1/3

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