Encontre a massa de gelo a 0°C que será derretida por 10 g de vapor aquecido a 100°C.
Passo 1
Eae galera, bora para mais uma questão?
Para entender essa questão imagine que temos um bloco de gelo muito grande a 0°C e 10 g de vapor de água a 100°C. Concorda que, uma vez que a massa de gelo é muito maior que massa de vapor, a temperatura de equilíbrio (temperatura final do sistema) vai ser de 0°?
Entendido isso, bora para a resolução!
Ah, como no enunciado não foi fornecido os calores latentes e específicos necessários para a resolução, aqui vão eles:
Obs.: O calor latente de condensação da água () é o oposto do calor de vaporização (). Portando,
Passo 2
Vamos começar calculando a quantidade de calor cedida pela massa de 10g de vapor ao ser condensada e resfriada para 0°C. Nesse caso o calor liberado provém de dois processos diferentes: mudança de fase e resfriamento. Utilizando as fórmulas para quantidade de calor latente e sensível, temos:
Somando as duas quantidades de calor calculadas acima para obter o calor total cedido pelo vapor:
Passo 3
Agora vamos calcular a quantidade de calor recebida por uma massa m de gelo a 0°C ao ser fundida em água também a 0°C. Analogamente ao feito no passo anterior, temos:
Passo 4
Estando o sistema isolado temos que a soma algébrica das quantidades de calor deve ser igual a zero. Esse conceito é conhecido como princípio geral das trocas de calor e consiste em um caso específico da lei da conservação de energia para quando estamos lidando apenas com trocas de calor. Portanto:
Resposta
80 g