Que quantidade de calor deve ser absorvida por uma massa de gelo,
para elevá-la ao estado líquido a
? Resp.
. Dados: calor específico do gelo: 0,5
; calor de fusão do gelo:
.
Passo 1
Então, temos um exercício que pede para calcular a quantidade de calor que uma massa de gelo de 720 gramas, inicialmente a -10°C, precisa absorver para se transformar em água líquida a 15°C. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados ao calor específico e ao calor de fusão. Para resolver, vamos precisar das seguintes informações:
- Massa do gelo: 720 g
- Temperatura inicial: -10°C
- Temperatura final: 15°C
- Calor específico do gelo: 0,5 cal/g°C
- Calor de fusão do gelo: 80 cal/g
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o calor necessário para aquecer o gelo de -10°C até 0°C. Usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular o calor necessário para derreter o gelo a 0°C, ou seja, transformar o gelo em água líquida sem alterar a temperatura. Para isso, usamos o calor de fusão:
Onde:
Então:
Passo 4
Por fim, precisamos calcular o calor necessário para aquecer a água de 0°C até 15°C. Assumindo que o calor específico da água é aproximadamente 1 cal/g°C, a fórmula será:
Onde:
Então:
Resposta
Somando todos os calores calculados:
Convertendo para kilojoules:
Portanto, a quantidade de calor necessária é aproximadamente 301 kJ.