Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 1,5 kg de gelo a -20°C e 1 atm. em vapor. Dados: Cgelo = 2,05 kJ/kg.°C Cágua = 4,18 kJ/kg.°C L₁ = 333,5 kJ/kg Lv = 2260 kJ/kg
Respostas
A quantidade de calor a quantidade de calor necessária é
Q = 4578,75 kJ
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O calor recebido (ou cedido) para um corpo pode acarretar, basicamente, dois fenômenos:
- Mudança de estado: a temperatura permanece a mesma e o calor (energia) vai para o reagrupamento das moléculas. Essa energia é chamada de Quantidade de Calor Latente.
A fórmula usada é
Q = m.L
Q: Quantidade de calor latente
m: massa do corpo
L: calor latente
- Mudança de temperatura: o calor (energia) vai para aumentar a agitação das moléculas do corpo e sua temperatura aumenta. é chamada de Quantidade de Calor Sensível.
A fórmula é
Q = m.c.Δt
Q: Quantidade de calor sensível
m: massa do corpo
c: calor específico da substância que compõe o corpo
Δt: variação da temperatura
Equilíbrio térmico
Colocando-se dois ou mais corpos com temperaturas diferentes em contato ocorre a troca de calor entre eles até que as temperaturas se igualem. Nessa situação tem-se
Q₁ + Q₂ + Q₃ + ... = 0
No nosso caso precisamos obter a quantidade de calor necessária para transformar 1,5 kg de gelo a -20 °C em vapor (100 °C).
1º passo: aquecer o gelo de -20 °C até 0 °C - calor sensível
Q₁ = m.c.Δt
Q₁ = 1,5 . 2,05 . (0- (-20))
Q₁ = 1,5 . 2,05 . 20
Q₁ = 61,5 kJ
2º passo: fundir o gelo em 0 °C - calor latente
Q₂ = m.L
Q₂ = 1,5 . 333,5
Q₂ = 500,25 kJ
3° passo: aquecer a água de 0 °C a 100 °C - calor sensível
Q₃ = m.c.Δt
Q₃ = 1,5 . 4,18 . (100 - 0)
Q₃ = 1,5 . 4,18 . 100
Q₃ = 627 kJ
4° passo: evaporar a água em 100 °C - calor latente
Q₄ = m.L
Q₄ = 1,5 . 2260
Q₄ = 3390 kJ
Portanto, a quantidade de calor total é
Q = 61,5 + 500,25 + 627 + 3390
Q = 4578,75 kJ
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