Quanto de calor é precisso fornecer para 100 g de gelo para serem aquecidos de -30^circ C a 10^circ C em pressão atmosférica constante. Resposta: Q=10500 Cal

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O que a gente tem aqui é um problema de calorimetria, que é a parte da física que estuda como o calor é transferido entre os materiais. A gente precisa calcular quanto de calor é necessário para aquecer 100 gramas de gelo de -30^circ C até 10^circ C. Para isso, vamos precisar usar algumas fórmulas básicas de calor específico e calor latente.

Passo 2

Primeiro, vamos dividir o problema em três etapas:
  1. Aquecer o gelo de -30^circ C até 0^circ C.
  2. Derreter o gelo a 0^circ C, transformando-o em água.
  3. Aquecer a água de 0^circ C até 10^circ C.
Assim, vamos calcular o calor necessário para cada etapa e depois somar tudo.

Passo 3

Etapa 1: Aquecer o gelo de -30^circ C até 0^circ C
A fórmula que usamos aqui é:
Q = m cdot c cdot De
Onde:
  • 0 - (-30) = 30^circ C é o calor,
  • Q1 = 100 cdot 0,5 cdot 30 = 1500 , Cal é a massa (100 g),
  • é o calor específico do gelo ( ),
  • é a variação de temperatura ( ).
Calculando:

Passo 4

Etapa 2: Derreter o gelo a 0^circ C
Aqui usamos o calor latente de fusão, que é a quantidade de calor necessária para mudar a fase do gelo para água sem alterar a temperatura.
A fórmula é:
Q = m cdot L
Onde:
  • Q2 = 100 cdot 80 = 8000 , Cal é o calor latente de fusão do gelo ( ).
Calculando:

Passo 5

Etapa 3: Aquecer a água de 0^circ C até 10^circ C
Voltamos à fórmula do calor específico:
Q = m cdot c cdot De
Agora:
  • Q3 = 100 cdot 1 cdot 10 = 1000 , Cal é o calor específico da água ( ),
  • .
Calculando:

Resposta

Somando todas as etapas:
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 1500 + 8000 + 1000 = 10500 , Cal
Portanto, são necessárias 10.500 Cal para aquecer 100 g de gelo de -30^circ C a 10^circ C.

Exercícios relacionados