Um cubo de gelo de massa 200 g, inicialmente à temperatura de - 20 °C, é aquecido até se transformar em água a 40 °C (dados: calor específico do gelo 0,50 cal/g °C; calor específico da água 1,0 cal/g °C; calor de fusão do gelo 80 cal/g). Determine a quantidade de calor necessária para transformação e considere como substância pura.
Respostas
Resposta:
A quantidade de calor que o gelo recebeu foi de 26000 calorias.
Explicação:
Para resolver esse problema, temos que separá-lo em três situações:
Situação A: Quando o gelo aquece de -20°C a 0°C.
Situação B: Quando ocorre a fusão do gelo (a água passa do estado sólido para o estado líquido - transição de fase) a 0°C.
Situação C: Quando a água líquida aquece de 0°C a 40°C.
Podemos calcular as quantidades de calor absorvidas nas três situações e depois somá-las para descobrir a quantidade total de calor absorvida pelo gelo.
Vale lembrar que nos casos A e C, vamos utilizar os calores específicos sensíveis e na situação B, vamos utilizar o calor latente de fusão.
Situação A: Qa = m x c x ΔT = 200 x 0,5 x [0 - (-20)] = 100 x 20 = 2000 cal
Situação B: Qb = m x L = 200 x 80 = 16000 cal
Situação C: Qc = m x c x ΔT = 200 x 1 x [40 - 0] = 200 x 40 = 8000 cal
Portanto, temos que a quantidade total de calorias recebidas pelo gelo foi de Q = Qa + Qb + Qc = 2000 + 16000 + 8000 = 26000 calorias.