Qual a massa de gelo que deve ser adicionada a 1L de água fervente para que a temperatura final de equilíbrio da água seja de 80°C?Suponha não haver perda de calor para o ambiente e lembre que o calor latente de fusão do gelo
é de 80 cal/g e que o calor específico da água é de 1 cal.g-1°C-1
Respostas
A massa de gelo equivale a 60 gramas.
O calor sensível é aquele que provoca uma variação na temperatura. Para calcular o calor sensível perdido ou absorvido pelo corpo usamos a fórmula abaixo -
Q = mcΔt
Onde,
m = massa do corpo
ΔT = variação da temperatura
c = calor específico do corpo
O calor latente é o calor que, ao ser fornecido ou retirado de um corpo, provoca uma mudança de estado físico.
Podemos calcular o Calor Latente por meio da seguinte equação -
Q = mL
Onde,
m = massa do corpo
L = calor latente do corpo
As trocas de calor entre os corpos ocorrem do corpo mais quente para o corpo mais frio, de forma que todo o calor cedido será recebido pelo corpo mais frio.
∑Q = 0
mcΔT água + mL + mcΔT gelo = 0
100. 1. (20 - 80) + 80m + m. 1. 20 = 0
- 6000 + 100 m = 0
m = 60 gramas
Espero ter ajudado bons estudos!
Deverá ser adicionada uma massa de 125 g de gelo à água fervente. Para chegar a essa resposta, deve-se aplicar conceitos de transmissão de energia na forma de calor.
Como ocorre a transmissão de calor?
Primeiramente, é preciso entender tudo o que irá acontecer durante o processo.
Inicialmente, temos 1 litro de água fervente, o que significa que ela está a 100ºC. 1 litro de água tem a massa aproximada de 1 kg ou 1000 g.
A essa massa de água será adicionada uma quantidade de gelo (a 0ºC). O gelo será responsável por absorver calor da água até que a ela passe de 100ºC a 80ºC. Com isso, duas coisas irão acontecer:
- O gelo, a 0ºC, absorverá parte desse calor, o que o fará derreter.
- O gelo derretido, agora em formato de água, ainda a 0ºC, absorverá o restante do calor da água fervente, até chegar a 80ºC, quando entrará em equilíbrio com ela.
A soma das duas parcelas de calor recebidas pela massa de gelo (Q1 e Q2) é equivalente ao calor total liberado pela água fervente (|Q|).
Assim, podemos calcular a quantidade de calor que a água fervente irá fornecer:
Q = m*c*ΔT
em que:
- m = massa da água
- c = calor específico da água
- ΔT = variação de temperatura
Q = 1000 * 1 * (80 - 100)
Q = -20.000 cal
|Q| = 20.000 cal
O calor transferido é de -20.000 cal, ou seja, a água fornece 20.000 cal.
Agora, prosseguimos para o cálculo do calor absorvido pelo gelo durante seu derretimento:
Q1 = M * L
em que:
- M = massa de gelo
- L = calor latente de fusão do gelo
Q1 = M*80
Finalmente, calculamos o calor que a água gelada (gelo derretido) receberá da água fervente:
Q2 = M*c*ΔT
Q2 = M * 1 * (80 - 0)
Q2 = M*80
Como dito anteriormente, sabe-se que:
Q1 + Q2 = |Q|
Portanto:
M*80 + M*80 = 20.000
M*160 = 20.000
M = 20.000/160
M = 125 g
Portanto, a massa de gelo a ser adicionada deverá ser de 125 g.
Para aprender mais sobre processos de transmissão de calor, acesse: https://brainly.com.br/tarefa/1408051
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