Ao esquentar 450,0 g de água uma pessoa utiliza uma chaleira de cobre de massa 500,0 g. Considerando o calor especifico do cobre 0,38 J I^circ C)^-1 cdot g^-1 e da água 4,184 J cdot ^circ C)^-1 cdot g^-1, calcule a quantidade de calor necessária para se elevar a temperatura do conjunto (chaleira + água) de 25^circ C até o ponto de ebulição da água, 100^circ C. Qual o percentual de calor usado para aumentar a temperatura da água? Justifique todas as suas consideraçőes.
Q=155460 J
Qágua = 141210J (99,91 %)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular quanto de calor é necessário para aquecer uma chaleira de cobre e a água dentro dela de 25°C até 100°C. Para isso, vamos usar o conceito de calor específico, que é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de uma substância em 1°C. Vamos precisar dos valores do calor específico do cobre e da água, além das massas de cada um.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o calor necessário para aquecer a água. A fórmula que vamos usar é:
Qágua = mágua times cágua times Deááá
Onde:
  • Qágua = 450,0 times 4,184 times 75 = 141210 , J á
  • á
Vamos fazer as contas:
á

Passo 3

Agora, vamos calcular o calor necessário para aquecer a chaleira de cobre. Usamos a mesma fórmula:
Qcobre = mcobre times ccobre times De
Onde:
  • Qcobre = 500,0 times 0,38 times 75 = 14250 , J
Calculando:

Passo 4

Agora, vamos somar o calor necessário para a água e para a chaleira para encontrar o calor total:
Qtotal = Qágua + Qcobre = 141210 + 14250 = 155460 , J á

Passo 5

Por fim, vamos calcular o percentual de calor usado para aquecer a água em relação ao total. A fórmula é:
Percentual = ( QáguaQtotal ) times 100% á
Substituindo os valores:
Percentual = ( 141210155460 ) times 100% approx 90,8%

Resposta

A quantidade total de calor necessária é 155460 J e aproximadamente 90,8% desse calor foi utilizado para aquecer a água.

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Sabendo-se que a variação na energia interna para a combustão de 1 mol de CH4(g) em um cilindro de acordo com a equação CH4(g)+O2(g) CO2(g)+2 H2 O(g) é -892,4 kJ, responda, justificando:
a) Se um pistão conectado ao cilindro realiza 492 kJ de trabalho de expansão devido à combustão, quanto de calor é perdido pelo sistema (mistura reacional) durante o processo? Q = -400,4 kJ
b) Considerando uma expansão livre (contra o vácuo) do sistema, calcule a quantidade de calor perdida pelo sistema e compare com a resposta anterior. Q=-892,4 kJ
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Q r=-28807,4 J
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Q=99722,76 J
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NH4^+ (aq)+H2 O <=ftharpoons NH3(aq)+H3 O(aq)^+
1,010^-2 mol L^-1;
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