Calcule a quantidade de calor necessária e suficiente que deve ser fornecida a 40g de água que se encontram inicialmente a 20ºC, para que, no final, tenhamos 40g de vapor de água a 100°C.
Passo 1
Então, a gente tem 40 gramas de água que começam a 20ºC e queremos transformá-las em vapor a 100ºC. Vamos usar conceitos de calor específico e calor de vaporização para calcular a quantidade de calor necessária. Precisamos saber quanto calor é preciso para aquecer a água até 100ºC e depois para transformar essa água em vapor.
Passo 2
Primeiro, vamos aquecer a água de 20ºC até 100ºC. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
- $ m = 40 , g $ (massa da água)
- $ c = 4,18 , J/g°C $ (calor específico da água)
- $ \Delta T = 100ºC - 20ºC = 80ºC $ (variação de temperatura)
Calculando:
Passo 3
Agora, vamos transformar a água a 100ºC em vapor a 100ºC. Para isso, usamos a fórmula do calor de vaporização:
Onde:
- $ m = 40 , g $ (massa da água)
- $ L_v = 2260 , J/g $ (calor de vaporização da água)
Calculando:
Resposta
A quantidade total de calor necessária é:
Então, a gente precisa fornecer aproximadamente 103.8 kJ de calor para converter 40g de água de 20ºC em vapor a 100ºC.