Question

Temos 100 gramas de vapor de água a 200 ºC. Que quantidade de calor deve ser PERDIDA para transformar esse vapor de água em 100 gramas de água líquida … Sabe-se que o vapor condensa- se condensa à 100º C com calor Latente L= -540. Os calores específicos valem: 0,48 cal/gºC para o vapor e 1,0 cal/gºC para o líquido.​

Answer 1

A calorimetria é a parte da Física que estuda os processos de troca de calor (energia térmica) entre corpos em diferentes temperaturas.

Para encontrar a quantidade de de calor que deve ser perdida por esse vapor de água para transformar esse vapor em água líquida, primeiramente você deve lembrar que será necessário uma mudança de fase. Nesse caso, do estado gasoso para o estado líquido (condensação).

1) Primeiramente, calculamos a quantidade de calor sensível que o vapor de água deve perder para que sua temperatura varie de 200 ºC para 100ºC (ponto de fusão da água). Essa quantidade pode ser calculada pela fórmula:

$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

Nessa fórmula, $m$ é a massa em gramas, $c$ o calor específico dado em cal/gºC e $\Delta T$ a variação da temperatura. Fazendo as contas:

$Q = 100 \cdot 0,48 \cdot (200-100)$

$Q = 4800$ calorias

2) Em seguida, calculamos a quantidade de calor latente para que o vapor de água se condense. Nessa etapa, não há variação de temperatura. Essa quantidade pode ser calculada pela fórmula:

$Q = m \cdot L$

onde, $m$ é novamente a massa e $L$ é o calor latente ( de fusão ou vaporização), cujo valor é específico para cada substância. Inclusive, a mesma substância normalmente tem valores diferentes para o calor latente de fusão e de vaporização.

Substituindo:

$Q = 100 \cdot 540$

$Q = 54 000$ calorias

Observe que coloquei o valor positivo, pois já estamos assumindo que o calor está sendo perdido. Observe também que é necessário muito mais calor para mudar de fase do que para variar temperatura dentro do mesmo estado.

Enfim, após essa mudança tem-se 100 gramas de água no estado líquido. Inclusive, como informação adicional essa água se encontra a 100ºC.

Pode-se então concluir que foram necessários perder 4800 + 54 000 = 58 800 calorias.

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