Segundo a Biblioteca Virtual Leite Lopes,
O calor de combustão de um combustível é a quantidade de calor que 1 grama da substância produz, ao ser completamente queimada.
(www.prossiga.br/leitelopes/)
O calor de combustão do carvão vegetal pode ter valores muito variáveis, mas um valor médio bem aceito é 3,0 · 107 J/kg. Nesse caso, sabendo-se que o calor específico da água é 4,2·103 J/(kg·ºC), e supondo que não haja perdas, a massa de carvão que, completamente queimada, fornece a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de água de 28 ºC à fervura (100 ºC), em gramas, é aproximadamente de
- A) 600.
- B) 300.
- C) 150.
- D) 50.
- E) 10.
Resposta:
Para resolver essa questão, precisamos calcular a massa de carvão vegetal necessária para fornecer a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de água de 28°C para 100°C.
Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água. Podemos usar a fórmula:
Q = mcΔT, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.
No nosso caso, m = 1,0 kg, c = 4,2 × 10³ J/(kg°C) e ΔT = 72°C (de 28°C para 100°C). Substituindo esses valores na fórmula, obtemos:
Q = 1,0 kg × 4,2 × 10³ J/(kg°C) × 72°C = 3,04 × 10⁵ J
Agora, precisamos calcular a massa de carvão vegetal necessária para fornecer essa quantidade de calor. Sabemos que o calor de combustão do carvão vegetal é de 3,0 × 10⁷ J/kg. Podemos usar essa informação para calcular a massa de carvão necessária:
m_carvão = Q / calor_de_combustão = 3,04 × 10⁵ J / (3,0 × 10⁷ J/kg) ≈ 10 g
Portanto, a resposta correta é a letra E) 10 g.
Essa é a resposta correta porque calculamos a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água e, em seguida, calculamos a massa de carvão vegetal necessária para fornecer essa quantidade de calor. Além disso, não houve perdas de calor durante o processo, como suposto na questão.
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