quanto calor é necessário para converter
de gelo a
a água a
? Dados:
Entalpia de fusão do gelo
e calor especifico da água
.
Entalpia de fusão do gelo
Passo 1
Vamos resolver o problema de calcular o calor necessário para converter 50,0 g de gelo a 0°C em água a 25°C. Esse exercício está na área de calorimetria, que faz parte da termodinâmica. Para resolver, vamos precisar usar a entalpia de fusão do gelo e o calor específico da água.
Passo 2
Primeiro, precisamos descobrir quantos mols de água estão presentes em 50,0 g de gelo. Utilizamos a fórmula:
onde:
-
é o número de mols, -
é a massa (50,0 g), -
é a massa molar da água, que é aproximadamente 18,015 g/mol.
Então,
Passo 3
Agora, vamos calcular o calor necessário para fundir o gelo, ou seja, transformar o gelo a 0°C em água a 0°C. Usamos a entalpia de fusão com a fórmula:
onde:
-
é o calor de fusão, -
é o número de mols (2,775 mol), -
é a entalpia de fusão do gelo (6,01 kJ/mol).
Então,
Passo 4
Em seguida, precisamos calcular o calor necessário para aquecer a água de 0°C até 25°C. Usamos a fórmula do calor sensível:
onde:
-
é o calor para aquecer a água, -
é a massa da água (50,0 g), -
é o calor específico da água (4,814 J/g°C), -
é a variação de temperatura (25°C - 0°C = 25°C).
Então,
Passo 5
Por fim, somamos os dois calores calculados para obter o calor total necessário para converter o gelo em água a 25°C:
Resposta
O calor total necessário é aproximadamente 22,7 kJ.