Considere que você quer evaporar 1 kg de gelo a 0 C em uma panela no fogão à gás. O gás liquefeito de petróleo (GLP) é composto de propano e butano que possuem calor de combustão aproximadamente igual a .
(12a) Supondo uma eficiência de do sistema fogão-painela, quanto de GLP será usado?
(12b) Mais energia é gasta para fundir o gelo, aquecer a água ou evaporá-la?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente quer evaporar 1 kg de gelo a 0°C usando um fogão à gás. Primeiro, vamos entender o que precisamos: vamos precisar derreter o gelo, aquecer a água até 100°C e depois evaporar essa água. O conteúdo que vamos usar aqui é de calor específico, calor de fusão e calor de vaporização. Também vamos precisar saber a eficiência do fogão e a energia fornecida pelo GLP.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia necessária para derreter o gelo. O calor de fusão da água é aproximadamente . Então, para 1 kg de gelo:
Passo 3
Depois de derretido, precisamos aquecer a água de 0°C para 100°C. O calor específico da água é . Então:
Passo 4
Agora, vamos calcular a energia para evaporar a água a 100°C. O calor de vaporização da água é aproximadamente :
Passo 5
Somando todas as energias:
Passo 6
Agora, vamos considerar a eficiência do sistema fogão-painela, que é de 50%. Isso significa que apenas metade da energia do GLP está realmente sendo usada para evaporar o gelo. Então, a energia fornecida pelo GLP é:
Passo 7
Sabendo que o calor de combustão do GLP é , que é igual a , podemos encontrar a massa de GLP necessária:
Resposta
Será usado aproximadamente 0,120 kg de GLP para evaporar 1 kg de gelo a 0°C com uma eficiência de 50%.