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Considerando um 1 kg de gelo de água e desprezando as perdas de calor para o ambiente e a evaporação da água, assinale qual a opção que fornece o calor, em kilocalorias, necessário para transformar o gelo de água inicialmente á temperatura de – 20 ºC em vapor de água á 100 ºC.


Dados: calor específico do gelo de água = 0,5 cal/g·ºC, calor específico da água líquida = 1,0 cal/g·ºc, calor latente de fusão do gelo de água = 80 cal/g, calor latente de vaporização da água = 540 cal/g, temperatura de fusão do gelo de água = O ºC e a temperatura de ebulição da água = 100 ºC.

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Resposta:

A alternativa correta é letra C) 730

Questão que requer a quantidade de energia para modificar a temperatura da água.

 

Porém, o candidato(a) deve ficar atento(a) para os calores específicos nos diferentes estados físicos.

 

Temos a seguinte informação: a massa de 1kg = 1.000g.

 

Sabemos que uma caloria é a quantidade de energia (calor) necessária para aumentar em 1 ºC a temperatura de um grama de água.

 

As variações de temperatura exigirão certos valores. E iremos calcular a somatória destes valores.

 

Temos o gelo em temperatura inicial de -20º C e ele será aquecido até 0ºC, temperatura em que ocorrerá a fusão.

 

A relação de calor (Q) corresponde a Q = mc ΔT.

Q = calor

m = massa da substância = 1.000g

ΔT = 20

C = 0,5 cal/g·ºC

 

Substituindo, teremos:

Q = 1.000*0,5*20 = 10.000 calorias.

 

Pronto, agora o gelo atingiu a temperatura de 0º C e precisa de energia para fundir e se tornar líquido.

 

Vamos usar o calor latente da água, pois, calor latente da substância é grandeza que determina a quantidade de calor necessária para que 1 g da substância mude o seu estado físico.

 

Se temos 1.000g de água teremos a necessidade de fornecer 80 cal/g. Logo, QL = L*m.

Assim, temos:

QL = 80*1.000 = 80.000 calorias

 

Agora a massa líquida precisa atingir a temperatura de 100ºC.

 

Para isso irá requerer calor, que calcularemos usando a mesma expressão matemática inicial: Q = mc ΔT.

Q = calor

m = massa da substância = 1.000g

ΔT = 100

C = 1,0 cal/g·ºC

 

Substituindo, teremos:

Q = 1.000*1*100 = 100.000 calorias.

 

Resta aquecer esta massa para que ela se transforme em vapor.

Se temos 1.000g de água teremos a necessidade de fornecer 540 cal/g. Logo, QL = L*m.

 

Assim, temos:

QL = 540*1.000 = 540.000 calorias

 

A somatória das calorias para cada etapa corresponde a 730.000 calorias, ou, 730 kcal.

 
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