Quanta energia em Joules é necessária para mudar um cubo degelo de
de gelo a
para vapor a
? dados:
Calores especificos
Calor Especifico c
Substância
Gelo
2090
0,50
Água
4186
1,00
Vapor
2010
0,48
Calores latentes de fusão e vaporizaçăo
Substância
Ponto de fusio
Calor latente de
fusào
Ponto de ebulicào
(
Calor latente de
vaporizacao
Água
0,00
100,00
121.686 J
123.360 J
120.882 J
121.268 J
120.464 J
Calores especificos
Calor Especifico c | ||
Substância |
|
|
Gelo
|
2090 | 0,50 |
Água
|
4186 | 1,00 |
Vapor
|
2010 | 0,48 |
Substância |
|
|
|
|
||||||||
Água | 0,00 |
|
100,00 |
|
123.360 J
120.882 J
121.268 J
120.464 J
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um cubo de gelo com massa de 40,0 g a -5,0°C e queremos transformá-lo em vapor a 110°C. Para resolver isso, vamos precisar calcular a quantidade de energia em Joules necessária para:
- Aquecer o gelo de -5°C até 0°C.
- Derreter o gelo em água a 0°C.
- Aquecer a água de 0°C até 100°C.
- Vaporizar a água em vapor a 100°C.
- Aquecer o vapor de 100°C até 110°C.
Vamos usar os calores específicos e os calores latentes que foram fornecidos no enunciado.
Passo 2
Primeiro, vamos aquecer o gelo de -5°C até 0°C. Para isso, usamos a fórmula:
Onde:
Antes de calcular, vamos converter a massa para kg:
Agora, calculando
:
Passo 3
Segundo, vamos derreter o gelo em água a 0°C. Usamos o calor latente de fusão:
Onde:
Calculando
:
Passo 4
Terceiro, vamos aquecer a água de 0°C até 100°C. Usamos a fórmula do calor:
Onde:
Calculando
:
Passo 5
Quarto, vamos vaporizar a água a 100°C. Usamos o calor latente de vaporização:
Onde:
Calculando
:
Passo 6
Por último, vamos aquecer o vapor de 100°C até 110°C. Usamos a fórmula do calor:
Onde:
Calculando
:
Resposta
Somando todas as energias calculadas:
Portanto, a energia necessária é 121.686 J.