Quanto calor é preciso para fazer uma amostra de gelo de massa
passar para o estado líquido a
?
Dados:
; Cágua
Dados:
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra calcular quanto calor a gente precisa fornecer pra uma amostra de gelo de 720 g a –10 °C virar água líquida a 15 °C. Isso envolve três etapas principais da termodinâmica:
- aquecer o gelo de –10 °C até 0 °C usando a capacidade térmica do gelo;
- fundir o gelo a 0 °C usando o calor latente de fusão;
- aquecer a água resultante de 0 °C até 15 °C usando a capacidade térmica da água.
Dados que vamos usar:
- massa m = 720 g = 0,720 kg
- c₍gelo₎ = 2,22 kJ/(kg·K)
- c₍água₎ = 4,18 kJ/(kg·K)
- L_f = 333,5 kJ/kg
Passo 2
Aquecendo o gelo de –10 °C a 0 °C
Fórmula do calor sensível:
Fórmula do calor sensível:
Aqui
,K, então:
Passo 3
Fusão do gelo a 0 °C
Fórmula do calor latente:
Fórmula do calor latente:
Então:
Passo 4
Aquecendo a água de 0 °C a 15 °C
Novamente calor sensível, agora na água:
Novamente calor sensível, agora na água:
com
,K:
Passo 5
Somando todas as parcelas de calor
Resposta
É preciso aproximadamente
kJ de calor para transformar 720 g de gelo a –10 °C em água a 15 °C.