Uma panela de cobre de 150 contém 220 de água, ambas a 20,0℃. Um cilindro de cobre
muito quente de 300 é colocado dentro da água, fazendo com que ela ferva, com 5 sendo
convertidos em vapor. A temperatura final do sistema é 100℃. a) Quanto calor foi transferido para
a água? b) E para a panela? c) Qual era a temperatura inicial do cilindro? Dados: Calor específico do
cobre e da água = 0,092/℃ e = 1/℃, calor latente de vaporização da água
= 540/.

Passo 1

Então, a gente tem uma panela de cobre com 150 gramas de massa e 220 gramas de água, ambas a 20°C. Aí, a gente coloca um cilindro de cobre bem quente, com 300 gramas, dentro dessa água. A água ferve, e 5 gramas dela se transformam em vapor. No final, tudo fica a 100°C. A gente vai usar conceitos de calor específico e calor latente de vaporização para calcular:
a) Quanto calor foi transferido para a água
b) Quanto calor foi transferido para a panela
c) Qual era a temperatura inicial do cilindro

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o calor que a água recebeu para aumentar sua temperatura de 20°C para 100°C. A fórmula que usamos é:
Q = m times c times De
Onde:
$ Q $ é o calor,
$ m $ é a massa,
$ c $ é o calor específico,
$ \Delta T $ é a variação de temperatura.

Passo 3

Substituindo os valores para a água:
Massa ($ m m í c c çã \Delta T $) = 100°C - 20°C = 80°C
Então,
Deá

Passo 4

Agora, além de aquecer a água, parte dela virou vapor. Vamos calcular o calor necessário para essa mudança de fase usando a fórmula:
Q = m times L
Onde:
$ L $ é o calor latente de vaporização.

Passo 5

Para a água que virou vapor:
Massa ($ m m çã L $) = 540 cal/g
Então,
L çã

Passo 6

Somando os calores que a água recebeu para aquecer e vaporizar:
Qtotal água = 17.600 + 2.700 = 20.300 , cal á

Passo 7

Então, a resposta para a letra a) é que foram transferidos 20.300 calorias para a água.

Passo 8

Agora, vamos para a letra b): calcular o calor transferido para a panela de cobre. Usamos a mesma fórmula do calor específico.
Dados:
Massa da panela ($ m m í c c çã \Delta T $) = 100°C - 20°C = 80°C
Então,
De

Passo 9

Portanto, para a letra b), foram transferidos 1.104 calorias para a panela.

Passo 10

Finalmente, para a letra c), queremos saber qual era a temperatura inicial do cilindro de cobre. Sabemos que todo o calor que o cilindro perdeu foi usado para aquecer a água e a panela. Então:
Qcilindro = Qtotal água + Qpanela = 20.300 + 1.104 = 21.404 , cal á
Usando a fórmula do calor específico para o cilindro:
Q = m times c times De
Rearranjando para encontrar $ \Delta T $:
De
Essa é a variação de temperatura, ou seja, o cilindro esfriou 777°C ao transferir o calor.
Como a temperatura final foi 100°C, a temperatura inicial ($ T_i $) foi:
De

Resposta

a) 20.300 calorias
b) 1.104 calorias
c) 877°C

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