Uma massa de água no estado sólido, inicialmente à temperatura de –10 ºC, é aquecida até atingir a temperatura final de 80 ºC. Considere que todo o processo tenha ocorrido à pressão constante de 1,0 atm e que essa massa de água tenha recebido um total de 16500 cal para o processo térmico. Sem levar em conta os efeitos de sublimação do gelo para temperaturas abaixo de 0 ºC, assuma que o valor para o calor específico do gelo seja de 0,5 cal/g ºC, que o calor específico da água seja 1,0 cal/g ºC e que o calor latente de fusão do gelo seja de 80,0 cal/g. Nesse caso, a massa de água aquecida, em gramas, durante o processo é de
Uma massa de água no estado sólido, inicialmente à
temperatura de –10 ºC, é aquecida até atingir a temperatura final de 80 ºC. Considere que todo o processo
tenha ocorrido à pressão constante de 1,0 atm e que
essa massa de água tenha recebido um total de 16500
cal para o processo térmico. Sem levar em conta os
efeitos de sublimação do gelo para temperaturas abaixo
de 0 ºC, assuma que o valor para o calor específico do
gelo seja de 0,5 cal/g ºC, que o calor específico da água
seja 1,0 cal/g ºC e que o calor latente de fusão do gelo
seja de 80,0 cal/g.
Nesse caso, a massa de água aquecida, em gramas,
durante o processo é de
- A)100
- B)200
- C)300
- D)400
Resposta:
A alternativa correta é A)
Uma massa de água no estado sólido, inicialmente à temperatura de –10 ºC, é aquecida até atingir a temperatura final de 80 ºC. Considere que todo o processo tenha ocorrido à pressão constante de 1,0 atm e que essa massa de água tenha recebido um total de 16500 cal para o processo térmico. Sem levar em conta os efeitos de sublimação do gelo para temperaturas abaixo de 0 ºC, assuma que o valor para o calor específico do gelo seja de 0,5 cal/g ºC, que o calor específico da água seja 1,0 cal/g ºC e que o calor latente de fusão do gelo seja de 80,0 cal/g.
Nesse caso, a massa de água aquecida, em gramas, durante o processo é de
Para encontrar a resposta, vamos analisar o processo de aquecimento em etapas. Primeiramente, o gelo é aquecido de –10 ºC até 0 ºC, o que corresponde a uma variação de temperatura de 10 ºC. Nessa etapa, a energia fornecida é utilizada para aumentar a temperatura do gelo, e podemos calcular a quantidade de calor necessária para isso.
Q1 = m * c * ΔT
Q1 = m * 0,5 cal/g ºC * 10 ºC
Q1 = 5m cal
Em seguida, o gelo funde-se à temperatura de 0 ºC, o que requer uma quantidade de calor latente de fusão. Podemos calcular essa quantidade de calor como:
Q2 = m * L
Q2 = m * 80,0 cal/g
Q2 = 80m cal
Finalmente, a água líquida é aquecida de 0 ºC até 80 ºC, o que corresponde a uma variação de temperatura de 80 ºC. Nessa etapa, a energia fornecida é utilizada para aumentar a temperatura da água, e podemos calcular a quantidade de calor necessária para isso.
Q3 = m * c * ΔT
Q3 = m * 1,0 cal/g ºC * 80 ºC
Q3 = 80m cal
A soma das quantidades de calor fornecidas em cada etapa é igual à quantidade total de calor fornecida, que é de 16500 cal.
Q1 + Q2 + Q3 = 16500 cal
5m + 80m + 80m = 16500
165m = 16500
m = 16500 / 165
m = 100 g
- A)100
- B)200
- C)300
- D)400
Portanto, a massa de água aquecida é de 100 g.
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