Uma amostra de 500 g de água encontra-se numa temperatura inicial de 20°C. Quando aquecida, observa-se que, em etapas:
  1. a água é aquecida até chegar a 100°C.
  2. a água sofre mudança de estado, tornando-se vapor. Dados: Cágua = 1 cal/g°C e Lvaporização = 540 cal/g. Determine: a) a quantidade de calor sensível usada durante o aquecimento da água. b) a quantidade de calor latente usada durante a vaporização total da água.

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos 500 gramas de água inicialmente a 20°C. A água será aquecida em duas etapas:
  1. Aquecimento até 100°C.
  2. Mudança de estado para vapor.
Precisamos calcular:
a) A quantidade de calor sensível usada durante o aquecimento da água.
b) A quantidade de calor latente usada durante a vaporização total da água.
Para resolver, vamos usar conceitos de calor sensível e calor latente. O calor sensível está relacionado à mudança de temperatura sem mudança de fase, e o calor latente está relacionado à mudança de estado, como de líquido para vapor.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o calor sensível necessário para aquecer a água de 20°C até 100°C. A fórmula para o calor sensível é:
Q = m times C times De
Onde:
  • $ Q $ é o calor sensível,
  • $ m $ é a massa da água,
  • $ C $ é a capacidade calorífica da água,
  • $ \Delta T $ é a variação de temperatura.

Passo 3

Identificando os valores:
  • Massa da água, $ m = 500 , g $,
  • Capacidade calorífica da água, $ C = 1 , cal/g°C $,
  • Variação de temperatura, $ \Delta T = 100°C - 20°C = 80°C $.

Passo 4

Substituindo os valores na fórmula:
Q = 500 , g times 1 , cal/g°C times 80°C
Q = 500 times 80
Q = 40,000 , cal

Passo 5

Agora, vamos calcular o calor latente necessário para vaporizar completamente a água a 100°C. A fórmula para o calor latente de vaporização é:
Q = m times L
Onde:
  • $ Q $ é o calor latente,
  • $ m $ é a massa da água,
  • $ L $ é o calor latente de vaporização.

Passo 6

Identificando os valores:
  • Massa da água, $ m = 500 , g $,
  • Calor latente de vaporização, $ L = 540 , cal/g $.

Passo 7

Substituindo os valores na fórmula:
Q = 500 , g times 540 , cal/g
Q = 270,000 , cal

Resposta

a) A quantidade de calor sensível usada durante o aquecimento da água é 40.000 calorias.
b) A quantidade de calor latente usada durante a vaporização total da água é 270.000 calorias.

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