No experimento para medir o calor latente de vaporização Lv de um líquido, o estudante coloca uma certa quantidade desse líquido em um recipiente. O líquido se aquece com o auxílio de um aquecedor elétrico de potência 4000 W e, quando este começa a ferver e evaporar, ele marca 36,0 se verifica que, durante esse intervalo de tempo, 240 g do líquido evaporou. Considerando que toda a energia fornecida pelo aquecedor seja absorvida pelo líquido e que as perdas de energia para o meio ambiente sejam desprezíveis, o valor de vL em J/g é
a)25
b)111
c)144
d)600
e)2250
a)25
b)111
c)144
d)600
e)2250
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema que temos aqui está relacionado ao calor latente de vaporização de um líquido. Basicamente, queremos descobrir quanto de energia é necessário para transformar uma certa quantidade desse líquido de líquido para vapor sem mudar sua temperatura. Para resolver isso, vamos precisar saber a potência do aquecedor, o tempo que ele foi ligado e a massa do líquido que evaporou. Vamos usar essas informações para calcular o valor de $ Lv $ em joules por grama.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é potência. Potência é a taxa com que a energia é utilizada ou transferida. Aqui, a potência do aquecedor é de 4000 W (watts). A unidade watt é igual a joules por segundo ($ 1,W = 1,J/s $).
Passo 3
Sabemos que o aquecedor foi ligado por 36,0 segundos. Para encontrar a energia total fornecida pelo aquecedor, usamos a fórmula:
Onde:
- $ Q $ é a energia (em joules, J)
- $ P $ é a potência (em watts, W)
- $ t $ é o tempo (em segundos, s)
Passo 4
Vamos calcular a energia total:
Então, o aquecedor forneceu 144.000 joules de energia ao líquido.
Passo 5
Agora, sabemos que 240 g do líquido evaporou usando essa energia. O calor latente de vaporização ($ Lv $) é a quantidade de energia necessária para evaporar 1 grama do líquido. A fórmula para calcular $ Lv $ é:
Onde:
- $ Lv $ é o calor latente de vaporização (em J/g)
- $ Q $ é a energia fornecida (em joules, J)
- $ m $ é a massa do líquido evaporado (em gramas, g)
Passo 6
Vamos calcular $ Lv $:
Resposta
O valor de $ Lv $ é 600 J/g, que corresponde à opção d) 600.