Determine a quantidade de calor necessária para transformar 10 g de gelo a -20^circ C em vapor a 100 ^circ C.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema de calorimetria! A gente precisa descobrir quanta energia (calor) é necessária para transformar 10 gramas de gelo a em vapor a . Para isso, vamos usar conceitos de calor específico e calor latente.

Passo 2

Primeiro, vamos aquecer o gelo de Q = m cdot c cdot De até Q1 = 10 times 2,1 times 20 = 420 , J . Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
  • é o calor (em calorias ou joules),
  • é a massa do gelo (10 g),
  • é o calor específico do gelo ( ),
  • é a variação de temperatura ( ).
Calculando:

Passo 3

Agora, vamos derreter o gelo a Q = m cdot Lf para virar água líquida. Aqui usamos o calor latente de fusão:
Q2 = 10 times 334 = 3340 , J
Onde:
  • é o calor latente de fusão do gelo ( ).
Calculando:

Passo 4

Depois, vamos aquecer a água líquida de Q = m cdot c cdot De até Q3 = 10 times 4,18 times 100 = 4180 , J usando novamente a fórmula do calor sensível:
Onde:
  • é o calor específico da água ( ),
  • .
Calculando:

Passo 5

Por fim, vamos vaporizar a água a Q = m cdot Lv para virar vapor. Usamos o calor latente de vaporização:
Q4 = 10 times 2260 = 22600 , J
Onde:
  • é o calor latente de vaporização da água ( ).
Calculando:

Resposta

Somando todos os valores de calor:
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 420 + 3340 + 4180 + 22600 = 30640 , J
Portanto, a quantidade de calor necessária é 30.640 J.

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