9- Um aquecedor de imersão de 400 W é utilizado para aquecer 500 g de água à temperatura inicial de
até o ponto de ebulição (
).
Dados:
; cágua
a) Calcule a energia necessária para aquecer a água de
até
b) Estando a água a temperatura de ebulição, calcule a energia necessária para vaporizar completamente os 500 g de água. c) Supondo que não haja perdas de calor para o ambiente, quanto tempo é necessário, a partir da temperatura inicial da água de 20
, para vaporizar completamente a água.
Dados:
a) Calcule a energia necessária para aquecer a água de
b) Estando a água a temperatura de ebulição, calcule a energia necessária para vaporizar completamente os 500 g de água. c) Supondo que não haja perdas de calor para o ambiente, quanto tempo é necessário, a partir da temperatura inicial da água de 20
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem um aquecedor de 400 W que esquenta 500 g de água de 20 °C até 100 °C. Depois, a gente precisa vaporizar essa mesma água toda. A matéria envolvida é calorimetria: calor sensível (para elevar a temperatura) e calor latente (para vaporizar). Vamos usar as fórmulas
- Calor sensível:
- Calor latente:
e depois converter calorias em joules (1 cal = 4,18 J) e achar o tempo via.
Passo 2
Primeiro, calcula o calor sensível pra esquentar de 20 °C a 100 °C.
A teoria diz que o calor sensível é
A teoria diz que o calor sensível é
onde
m = 500 g, c = 1 cal/(g·°C), e
Então
Como pediram em joules, a gente converte:
Passo 3
Agora, o calor latente pra vaporizar os 500 g de água a 100 °C. A teoria diz:
com L = 540 cal/g. Então
Convertendo pra joules:
Passo 4
Somando as energias pra ter o total que o aquecedor precisa fornecer:
Passo 5
Por fim, pra saber o tempo sem perda de calor, usamos
onde P = 400 W (W = J/s). Então
Convertendo pra minutos:
Resposta
a) Energia para aquecer até 100 °C:
-
.
b) Energia para vaporizar 500 g: -
.
c) Tempo total necessário: -
.