Que massa de vapor dágua a
deve ser misturada com 150 g de gelo no seu ponto de fusão, em um recipiente isolado termicamente, para produzir água líquida a
?
.
Passo 1
Beleza, vamos recorrer a calorimetria pra resolver isso. O enunciado diz que temos 150 g de gelo em 0 °C (ponto de fusão) e misturamos com certa massa
de vapor d’água a 100 °C, num recipiente isolado (ou seja, não rola troca de calor com o ambiente). No final a gente quer água líquida a 50 °C.
Conteúdo: calor específico, calor latente de fusão e de vaporização.
O que vamos usar:
· Calor latente de fusão cal/g (gelo→água a 0 °C)
· Calor latente de vaporização cal/g (vapor→água a 100 °C)
· Calor específico da água cal/(g·°C)
· Fórmulas básicas:
– Para mudança de fase sem variação de temperatura:
– Para aquecimento/resfriamento sem mudança de fase:
Conteúdo: calor específico, calor latente de fusão e de vaporização.
O que vamos usar:
· Calor latente de fusão
· Calor latente de vaporização
· Calor específico da água
· Fórmulas básicas:
– Para mudança de fase sem variação de temperatura:
– Para aquecimento/resfriamento sem mudança de fase:
Passo 2
Calcular o calor que o gelo “absorve” até virar água a 50 °C:
- Fusão do gelo (0 °C sólido → 0 °C líquido):
cal - Aquecimento da água (0 °C → 50 °C):
cal
Total que o gelo/inicial de água precisa:
cal
Passo 3
Calcular o calor que o vapor “libera” até virar água a 50 °C:
- Condensação do vapor (100 °C gasoso → 100 °C líquido):
cal - Resfriamento da água condensada (100 °C → 50 °C):
cal
Total que o vapor libera:
cal
Passo 4
Num recipiente isolado, o calor perdido pelo vapor = calor ganho pelo gelo:
g
Resposta
A massa de vapor necessária é aproximadamente 33,1 g.