( 2,0 pontos) Calor latente e transformação completa Um bloco de 100 g de gelo a 0
é transformado totalmente em vapor a
. Dados:
,
. A energia total necessária é aproximadamente:
A. 18.000 cal
B. 36.000 cal
C. 54.000 cal
D. 72.000 cal
A. 18.000 cal
B. 36.000 cal
C. 54.000 cal
D. 72.000 cal
Passo 1
O enunciado pede a energia total necessária para transformar completamente um bloco de gelo em vapor, começando com gelo a
e terminando com vapor a
. Informações fornecidas:
Pergunta direta: qual é a energia total aproximada (em calorias) necessária para a transformação completa?
Passo 2
Entendendo o processo passo a passo (isso é importante para a prova): para levar gelo a
até vapor a
há três etapas físicas distintas:
- Fusão: transformar gelo sólido a
em água líquida a . - Aquecimento: elevar a temperatura da água de
até . - Vaporização: transformar água líquida a
em vapor a .
As fórmulas que usamos:
- Para mudança de fase (fusão ou vaporização):
onde é a energia (cal), é a massa (g) e é o calor latente (cal/g). - Para aquecimento sem mudança de fase:
onde é o calor específico (cal/g C) e é a variação de temperatura (^\circ C).
Passo 3
Energia necessária para a fusão do gelo (etapa 1).
Aplicamos
Substituindo os valores:
Explicação rápida: cada grama de gelo precisa de
cal para virar água a
; com
g isso dá
cal.
Passo 4
Energia para aquecer a água de
a
(etapa 2).
Aplicamos
Aqui
. Substituindo:
Comentário:
cal/g^\circ C significa que para elevar 1 g de água em
C precisamos de
cal.
Passo 5
Energia para vaporização da água a
(etapa 3).
Aplicamos
Substituindo:
Explicação: vaporização exige muita energia; cada grama precisa de
cal para virar vapor a
C.
Passo 6
Somando as três contribuições para obter a energia total:
Verificação de unidades: todas as parcelas estavam em calorias, então a soma também está em calorias.
Passo 7
Conclusão e resposta para a alternativa: a energia total necessária é
cal, que corresponde à alternativa D. Força aí — resolver esse tipo de questão é basicamente lembrar desses três passos e aplicar as fórmulas certas.
Resposta
D.