Question

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Num recipiente contendo 4,0 litros de água, a uma temperatura inicial de 20°C, existe um resistor ôhmico, imerso na água, de resistência elétrica R=1Ω, alimentado por um gerador ideal de força eletromotriz E= 50 V, conforme o desenho abaixo. O sistema encontra-se ao nível do mar. A transferência de calor para a água com massa 2000g ocorre de forma homogênea. Considerando as perdas de calor desprezíveis para o meio, para o recipiente e para o restante do circuito elétrico. Qual o calor necessário para vaporizar 2,0 litros de água . Dados: calor específico da água=4 kJ/kg°C calor latente de vaporização da água=2000 kJ/kg; densidade da água=1kg/L

1 ponto

2040 cal

4460 Kcal

5000 Kcal

30000 Kcal

4640 Kcal




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Answer 1

O calor necessário para vaporizar 2,0 litros de água, que está inicialmente a 20°C, é igual a 4.640 kcal

    Foram dados dois valores para a quantidade de água (4,0 litros e 2.000g). Utilizei a segundo valor, mesmo porque, se usasse 4,0 L, não teria opção correta.

    O enunciado da questão provoca uma distração ao fornecer informações a respeito do valor da resistência elétrica do resistor e da força eletromotriz do gerador. Essas informações não são necessárias para a solução, uma vez que se deve desprezar as perdas de calor para o meio ambiente e para o recipiente.

    O problema consiste apenas em calcular o calor total para aquecer (calor sensível) a água de 20°C a 100°C (temperatura de ebulição ao nível do mar) e vaporizá-la (calor latente de vaporização).

    No estudo da Calorimetria, quando se deseja calcular a quantidade de calor para aquecer uma substância, utilizamos a equação:

$\boxed{\sf \displaystyle Q = m \cdot c \cdot \Delta T} \ \sf(I)$

e para calcular a quantidade de calor para uma dada mudança de estado temos:

$\boxed{\sf \displaystyle Q = m \cdot L} \ \sf(II)$

    Assim, devemos usar as duas equações, a primeira para calcular o calor para aquecer a água de 20°C a 100°C e a segunda para calcular o calor necessário para vaporizá-la.

    Foram dados:

• $\sf \displaystyle c_{agua} = 4 \: kJ/kg ^\circ C$

• $\sf \displaystyle L_{vaporizacao} = 2.000 \: kJ/kg$

• $\sf \displaystyle d_{agua} = 1 \: kg/L$

• $\sf \displaystyle m_{agua} = 2.000 \: g = 2{,}0 \: kg}$

Calor para o aquecimento

$\sf \displaystyle Q = 2 \cdot 4 \cdot (100 - 20)$

$\boxed{\sf \displaystyle Q = 640 \: kJ}$

Calor para a vaporização

$\sf \displaystyle Q = 2 \cdot 2.000$

$\boxed{\sf \displaystyle Q = 4.000 \: kJ}$

Calor total

O calor total necessário para vaporizar a água, que estava inicialmente a 20°C, é obtido pela soma do calor para o aquecimento com o calor efetivamente usado na mudança de estado (vaporização)

$\boxed{\boxed{\sf \displaystyle Q = 4.640 \: kJ}}$

Para aprender um pouco mais sobre o assunto, veja

https://brainly.com.br/tarefa/42887351