A alta capacidade calorífica da água é ecologicamente vantajosa porque estabiliza as temperaturas de lagos e oceanos: uma grande quantidade de energia deve ser perdido ou ganho antes que haja uma mudança significativa na temperatura. A capacidade de calor molar da água líquida a pressão constante,
, é
. Qual será o aumento na temperatura de 100 g de água (
) quando
de energia é fornecido pelo aquecimento de uma amostra livre para expandir?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício que fala sobre a capacidade calorífica da água. A questão usa conceitos de calorimetria e termodinâmica. Precisamos calcular quanto a temperatura de 100 g de água aumenta quando adicionamos 1,0 kJ de energia. Para isso, vamos usar a fórmula que relaciona energia, capacidade calorífica e variação de temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Massa da água: 100 g
- Número de mols de água: 5,55 mol
- Capacidade calorífica molar a pressão constante:
- Energia fornecida: 1,0 kJ = 1000 J
Passo 3
Sabemos que a relação entre a energia fornecida (
), a capacidade calorífica (
), o número de mols (
) e a variação de temperatura (
) é dada por:
Queremos encontrar
, então vamos reorganizar a fórmula.
Passo 4
Rearranjando a fórmula para isolar
:
Agora, vamos substituir os valores que temos.
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Calculando o denominador:
Passo 6
Agora, dividimos a energia fornecida pelo resultado do denominador:
Resposta
O aumento na temperatura de 100 g de água será de aproximadamente
.