Nitrogênio líquido tem ponto de ebulição de e calor latente de vaporização de . Um elemento aquecedor de é imerso em um vasilhame isolado contendo de nitrogênio líquido em seu ponto de ebulição. Quantos quilogramas de nitrogênio fervem em um período de ?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre nitrogênio líquido que ferve a uma temperatura de e tem um calor latente de vaporização de . A gente tem um aquecedor de mergulhado em um recipiente isolado com de nitrogênio líquido na temperatura de ebulição. A pergunta é: quantos quilogramas de nitrogênio vão ferver em ? Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a energia fornecida pelo aquecedor e como essa energia está relacionada à quantidade de nitrogênio que ferve, usando o conceito de calor latente.

Passo 2

Primeiro, precisamos calcular a quantidade total de energia que o aquecedor vai fornecer durante as 4 horas. Sabemos que potência ( ) é a taxa de fornecimento de energia, medida em watts (W), que equivale a joules por segundo (J/s). Então, a energia total ( ) fornecida é o produto da potência pelo tempo ( ).
A fórmula é:

Passo 3

Agora, vamos calcular o tempo em segundos, porque a potência está em watts (J/s). Sabemos que 1 hora tem 3600 segundos, então 4 horas são:

Passo 4

Com o tempo em segundos, podemos calcular a energia total fornecida pelo aquecedor:

Passo 5

Agora que sabemos a energia total fornecida, vamos relacionar isso com o calor latente de vaporização do nitrogênio para encontrar a massa que ferverá. A fórmula é:
Onde:
  • é a energia fornecida,
  • é a massa de nitrogênio que ferve,
  • é o calor latente de vaporização.
Rearranjando para encontrar :

Passo 6

Substituindo os valores:

Resposta

Aproximadamente quilogramas de nitrogênio irão ferver em um período de .

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