Question

Qual a quantidade de calor necessária para que 3kg de gelo a 0°C vire água a 0°C?

Answer 1

1) Massa do gelo m = 50 g, temperatura inicial do gelo Ti = 0°C, temperatura final do gelo Tf = 30°C. 

Como a que fiz anteriormente, devemos dividir em etapas. 

1° Etapa: fusão do gelo. 

Q1 = m × L, onde L = 80 cal/g é o calor latente de fusão do gelo. 

Q1 = 50 × 80 

Q1 = 4.000 cal. 

2° Etapa: aquecimento da água até atingir 30°C. 

Q2 = m × c × ΔT, onde ΔT = Tf - Ti e c = 1,0 cal/g°C e o calor específico sensível da água. 

Q2 = 50 × 1.0 × ( 30 - 0 ) 

Q2 = 50 × 30 

Q2 = 1.500 cal 

Sendo Q = Q1 + Q2 

Q = 4.000 cal + 1.500 cal 

Q = 5.500 cal. 

3) Sendo a massa de gelo m = 10g, a temperatura inicial Ti = - 10°C e temperatura final Tf = 140°C. 

Nossa, esse sim a água entra em ebulição rsss. 

1° Etapa: aquecimento do gelo. 

A temperatura final de aquecimento do gelo é Tf = 0°C e inicial Ti = - 10°C, e sendo seu calor específico sensível c = 0,50 cal/g°C, vem que; 

Q1 = m × c × ΔT 

Q1 = 10 × 0,5 × { 0 - ( - 10 ) } 

Q1 = 5 × ( 10 ) 

Q1 = 50 cal. 

2° Etapa: fusão do gelo. 

Sendo o calor latente de fusão L = 80 cal/g, vem que; 

Lembrando que a 0°C o gelo ganha calor até se derreter totalmente, mas a sua temperatura se mantém constante. 

Q2 = m × L 

Q2 = 10 × 80 

Q2 = 800 cal. 

3° Etapa: aquecimento da água. 

Sendo seu calor específico sensível c = 1,0 cal/g°C e sua temperatura final Tf = 100°C, pois aí a água entra em ebulição e teremos uma quarta etapa. 

Q3 = m × c × ΔT 

Q3 = 10 × 1,0 × ( 100 - 0 ) 

Q3 = 10 × 100 

Q3 = 1.000 cal. 

4° Etapa: vaporização da água líquida. 
Sua temperatura se mantém constante até que ela se vaporize. 

Sendo o calor latente de vaporização L = 540 cal/g 

Q4 = m × L 

Q4 = 10 × 540 

Q4 = 5.400 cal. 

5° Etapa: aquecimento do vapor. 

Sendo o calor específico do vapor igual a c = 0,50cal/g°C, sua temperatura inicial Ti = 100°C e temperatura final Tf = 140°C, vem que; 

Q5 = m × c × ΔT 

Q5 = 10 × 0,5 × ( 140 - 100 ) 

Q5 = 5 × 40 

Q5 = 200 cal. 

Assim, sendo Q a quantidade total de calor, vem que; 

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 

Q = 50 cal + 800 cal + 1.000 cal + 5.400 cal + 200 cal 

Q = 7.450 cal.