28 - Aplicação em Engenharia, Rico em Contexto Você projetou uma casa solar que contém 1,00 times 10^5 kg de concreto (calor específico =1,00 kJ / kg cdot K ). Quanto calor é liberado pelo concreto à noite, quando ele resfria de 25,0^circ C para 20,0^circ C ?29 - Quanto calor deve ser absorvido por 60,0 g de gelo a -10,0^circ C para transformá-lo em 60,0 g de água líquida a 40,0^circ C ?30 -. Quanto calor deve ser liberado por 0,100 kg de vapor a 150^circ C para transformá-lo em 0,100 kg de gelo a 0,00^circ C ?

Passo 1

O enunciado contém três exercícios de calorimetria envolvendo calor sensível e calor latente. No exercício 28 usamos a fórmula do calor sensível
Q = m,c,De<a T
No exercício 29 dividimos em três etapas: aquecimento do gelo de -10,0^circC a 0,0^circC, fusão do gelo a 0,0^circC e aquecimento da água de 0,0^circC a 40,0^circC.
No exercício 30 dividimos em quatro etapas: resfriamento do vapor de 150^circC a 100^circC, condensação a 100^circC, resfriamento da água de 100^circC a 0,0^circC e solidificação a 0,0^circC.

Passo 2

Resolução do exercício 28: o concreto tem massa m = 1,00times10^5 kg, calor específico c = 1,00 kJ/(k gcdot K) e varia de 25,0^circC a 20,0^circC, logo De<a T = 5,0 K.
Q28 = m,c,De<a T = 1,00times10^5cdot1,00cdot5,0 = 5,00times10^5;kJ = 5,00times10^8;J

Passo 3

Resolução do exercício 29: massa m = 60,0 g = 0,060 kg. Três etapas:
a) aquecimento do gelo de -10,0^circC a 0,0^circC com c>=lo=2,09 kJ/(k gcdot K), De<a T1=10,0 K;
b) fusão do gelo a 0,0^circC com Lf=334 kJ/kg;
c) aquecimento da água de 0,0^circC a 40,0^circC com cágua=4,18á kJ/(k gcdot K), De<a T2=40,0 K.
Q1 = m,c>=lo,De<a T1, Q2 = m,Lf, Q3 = m,cágua,De<a T2 á

Passo 4

Cálculos do exercício 29:
Q1 = 0,060cdot2,09cdot10,0 = 1,254;kJ,
Q2 = 0,060cdot334 = 20,04;kJ,
Q3 = 0,060cdot4,18cdot40,0 = 10,032;kJ
Somando:
Q29 = Q1 + Q2 + Q3 = 31,326;kJapprox31,3;kJ

Passo 5

Resolução do exercício 30: massa m = 0,100 kg. Quatro etapas:
a) resfriar vapor de 150^circC a 100^circC com cvapor=2,01 kJ/(k gcdot K), De<a T1=50 K;
b) condensar o vapor a 100^circC com Lv=2256 kJ/kg;
c) resfriar água de 100^circC a 0,0^circC com cágua=4,18á kJ/(k gcdot K), De<a T2=100 K;
d) solidificar a água a 0,0^circC com Lf=334 kJ/kg.
Q1 = m,cvapor,De<a T1,; Q2 = m,Lv,; Q3 = m,cágua,De<a T2,; Q4 = m,Lf á

Passo 6

Cálculos do exercício 30:
Q1 = 0,100cdot2,01cdot50 = 10,05;kJ,
Q2 = 0,100cdot2256 = 225,6;kJ,
Q3 = 0,100cdot4,18cdot100 = 41,8;kJ,
Q4 = 0,100cdot334 = 33,4;kJ
Somando:
Q30 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 310,85;kJapprox311;kJ

Resposta

Exercício 28: 5,00times10^8;J de calor liberado.
Exercício 29: 31,3;kJ de calor absorvido.
Exercício 30: 311;kJ de calor liberado.

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