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Física - Quantidade de Calor

4/12/2010 - Mozarth disse...

Consideremos um cubo de gelo de massa 400 gramas à temperatura de -15 ºC. Calcule a quantidade de calor necessária para transformar esse gelo em vapor d'água a 150 ºC. São dados: calor específico do gelo = 0,50 cal/g°C; calor específico da água líquida = 1 cal/g°C; calor específico do vapor d'água = 0,48 cal/g°C; calor de fusão do gelo = 80 cal/g. calor de vaporização da água = 540 cal/g.

31/12/2010 - D.A. RESOLVE

Mozarth, bom dia. Sou Reginaldo, Professor de Física e Matemática do D.A., vou ajudá-lo em sua dúvida que trata de quantidade de calor.

O primeiro passo é relembrar que existem dois tipos de transmissão de calor, um que muda a temperatura do corpo e o mantém no mesmo estado físico (específico) e outro que mantém sua temperatura e muda seu estado físico (latente). Sendo assim, é preciso dividir a quantidade de calor necessária, em 5 etapas de cálculo.
O segundo passo é calcular a quantidade de calor necessária para levar 400 gramas de gelo de -15 °C até 0 °C. Como não ocorre mudança de estado físico, mas sim, variação de temperatura, o calor é específico, tem-se:



Para o gelo passar de -15 °C para 0 °C foi necessário 3.000 cal. O terceiro passo é executar a segunda etapa dos cálculos. Qual a quantidade de calor necessária (latente) para mudar o estado físico do gelo de sólido para líquido? Tem-se:




Foi necessário 32.000 cal para transformar o gelo em água. O quarto passo é calcular a quantidade de calor necessária para levar a água de 0 °C para 100 °C, tem-se:




A água foi de 0 °C para 100 °C e consumiu 40.000 cal. O quinto passo é calcular a quantidade de calor necessária (latente) para passar a água do estado líquido para o gasoso, tem-se:




Houve nova mudança de estado físico, de líquido para gasoso, ebulição. Foram consumidas 216.000 cal. O sexto passo é calcular a quantidade de calor necessária para levar o vapor de água de 100 °C para 150 °C, tem-se:




O vapor d'água chegou a 150 °C e consumiu 9.600 cal. O sétimo e último passo é somar as quantidades de calor de cada etapa para descobrir o total de energia necessária para levar 400 g de gelo a -15 °C para vapor d'água  a 150 °C, tem-se:




A quantidade de calor utilizada no processo foi 300.600 cal ou 300,6 kcal. Como1 cal equivale a 4,18 J  (joule) a energia consumida corresponde a 1.256.508 J.


Mozarth, espero tê-lo ajudado em sua dúvida. Qualquer dificuldade no entendimento dos conceitos, mande-nos em forma de outra dúvida.


VEJA TAMBÉM:
Física - Equilíbrio Térmico em Calorímetro
Física - Quantidade de Calor - Potência

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