Uma peça de alumínio de 50 g é resfriada de
para
, quando colocada em um grande recipiente com nitrogênio líquido a esta temperatura. Quanto de nitrogênio evapora? (Suponha que o calor específico do nitrogênio seja constante). R. 48,8 g
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma peça de alumínio de 50 gramas que é resfriada de
para
ao ser colocada em um recipiente com nitrogênio líquido a essa temperatura. A pergunta é: quanto de nitrogênio evapora durante esse processo? Vamos precisar usar conceitos de calor específico e calor latente para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor que a peça de alumínio perde ao ser resfriada. Para isso, usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
-
é a quantidade de calor (em calorias ou joules), -
é a massa da peça (50 g), -
é o calor específico do alumínio, -
é a variação de temperatura.
Passo 3
Vamos identificar os valores:
- Massa,
, - Variação de temperatura,
(o sinal negativo indica que está perdendo calor).
O calor específico do alumínio (
) é aproximadamente
.
Agora, calculamos
:
O sinal negativo indica que o alumínio está perdendo calor.
Passo 4
Esse calor perdido pelo alumínio é ganho pelo nitrogênio, que usará esse calor para evaporar. Para calcular a massa de nitrogênio que evapora, usamos a fórmula do calor latente:
Onde:
-
é a quantidade de calor, -
é a massa de nitrogênio que evapora, -
é o calor latente de vaporização do nitrogênio.
O calor latente de vaporização do nitrogênio (
) é aproximadamente
.
Passo 5
Como o calor perdido pelo alumínio é igual ao calor ganho pelo nitrogênio:
Resolvendo para
:
Resposta
Portanto, cerca de 48,8 gramas de nitrogênio evaporam.