Exercícios Resolvidos de Calorimetria

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Enunciado

Um engenheiro trabalhando em uma indústria que produz eletrodomésticos, deseja resfriar 0,25 k g de água a ser ingerida por ele, inicialmente a uma temperatura de 25 ° C , adicionando gelo a - 20 ° C . A quantidade de gelo que deverá ser utilizada para que a temperatura final seja igual a 0 ° C , sabendo-se que o gelo se funde e que o calor específico do recipiente pode ser desprezado, deverá ser aproximadamente igual a:

Dados : c á g u a   =   4190 J / k g . K                   L   =   3,34.10 5 J / k g           c g e l o = 2,1 ⋅ 10 3 K / k g ⋅ k

                          Q   =   m . L                                 Q   =   C . ∆               Q =   m . c .   ∆  

  1. 80 g
  2. 69 g  
  3. 8,0 g
  4. 0,069 g
  5. 0,08 g

Passo 1

Opa fala aii! Tudo certinho? Estamos na reta final dos exercícios de calorimetria, então vamos com tudo!

Vamos começar separando nossas informações!

Para água

m á g u a = 0,25 K g

θ i á g u a = 25 ° C

Para o gelo

m g = ? ?

θ i g e l o = - 20 ° C

E depois de misturar a água com o gelo, fica tudo líquido e temos a temperatura final

θ f = 0

Passo 2

Show, bora montar isso daí então!

O calor total no equilíbrio é igual a zero, então temos que

Q t o t a l = 0 Agora para achar quem é esse Q t o t a l vamos ter 3 transformações

  1. Gelo esquentando (calor sensível do gelo)
  2. Gelo virando água (calor latente do gelo)
  3. Água líquida esfriando (calor sensível da água)

Q t o t a l = Q s e n s í v e l   d o   g e l o + Q l a t e n t e + Q á g u a

Pela conservação do calor, o calor total é igual a 0 ( Q t o t a l = 0 ). Então

Q s e n s í v e l   d o   g e l o + Q l a t e n t e + Q á g u a = 0

Passo 3

Belezinha, bora calcular cada um desses Q

Começando pelo calor sensível do gelo

Q = m c θ f - θ i

Q s e n s í v e l   d o   g e l o = m g ⋅ 2,1 ⋅ 10 3 0 - - 20

Q s e n s í v e l   d o   g e l o = m g ⋅ 2,1 ⋅ 10 3 ⋅ 20

Q s e n s í v e l   d o   g e l o = m g ⋅ 42 ⋅ 10 3

Q s e n s í v e l   d o   g e l o = m g ⋅ 42.000

Show, bora pro calor latente do gelo

Q = m L

Q l a t e n t e = m g ⋅ 3,34 ⋅ 10 5

Q l a t e n t e = m g ⋅ 334.000

Vamos fazer a última agora, o calor sensível da água

Q = m c θ f - θ i

Q á g u a = 0,25 ⋅ 4190 0 - 25

Vamos ter então

Q á g u a = 0,25 ⋅ 4190 ⋅ - 25

Q á g u a = - 26.187,5

Passo 4

Shoow, vamos juntar o que a gente achou e colocar na fórmula de equilíbrio

Q s e n s í v e l   d o   g e l o + Q l a t e n t e + Q á g u a = 0

m g ⋅ 42.000 + m g ⋅ 334.000 + - 26.187,5 = 0

Vamos juntar os termos que tem m g

376.000 m g - 26.187,5 = 0

Passando para o outro lado, vamos ter:

376.000 m g = 26.187,5

Vamos passar o 376.000 que está multiplicando para o outro lado dividindo

m g = 26.187,5 376.000

Isso nos dá:

m g = 0,069

Maaaaaaaaas antes de você ir marcando essa opção temos que prestar atenção numa coisinha, o enunciado dá tudinho em K g , então nossa massa na verdade é

m g = 0,069 K g

E nas respostas ele pede tudo em grama, então vamos passar isso pra grama! Para isso, vamos multiplicar por mil

m g = 0,069 ⋅ 1000   g

m g = 69 g

Cuidado com essa pegadinha, mas vamos ficar atentos às unidades hein!

Resposta

  1. 69g

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