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.
- A) 340
- B) 520
- C) 730
- D) 890
- E) 920
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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