Uma peça de alumínio de 50,0 g é resfriada de 20^circ C para 6^circ C, quando colocada em um grande recipiente com nitrogênio líquido a esta temperatura. Quanto nitrogênio evapora? (Suponha que o calor específico do alumínio seja constante neste intervalo de temperatura.)

Passo 1

O enunciado diz que uma peça de alumínio de massa mAl=50,0 g é resfriada de 20,0,^circC até 6,0,^circC em nitrogênio líquido a 6,^circC.
O conteúdo é calorimetria: usamos o calor específico do alumínio para achar a energia liberada e depois o calor latente de vaporização do nitrogênio para converter essa energia em massa evaporada.

Passo 2

Passo 1: convertemos massa e temperatura
mAl=50,0 g=0,0500 kg, De<a T = Tinicial-Tfinal=20,0-6,0=14 K
O calor específico do alumínio é
cAl=900 Jkg,K
A energia cedida pelo alumínio ao nitrogênio é
Q = mAl,cAl,De<a T

Passo 3

Calculando Q:
Q = 0,0500cdot900cdot14 = 630 J
Essa energia vai na vaporização do nitrogênio. O calor latente de vaporização do N2 é
L = 2,01times10^5 Jkg
Então a massa de nitrogênio evaporada satisfaz
Q = mN2,L

Passo 4

Isolando mN2:
mN2 =QL =6302,01times10^5 approx3,13times10^-3 kg =3,13 g

Resposta

Aproximadamente 3,1 g de nitrogênio líquido evaporam.

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