Quanto calor (em quilocalorias) é necessário para converter
de gelo a 0 C em vapor a 100 C ?
◯ 23,9
◯ 79,6
◯ 564
◯ 643
◯ 720
◯ 23,9
◯ 79,6
◯ 564
◯ 643
◯ 720
Passo 1
O enunciado pede: quanto calor (em quilocalorias) é necessário para transformar
de gelo a
em vapor a
. Informações dadas: massa
; estado inicial: gelo a
; estado final: vapor a
. Não há outras temperaturas intermediárias dadas nem fontes externas; as constantes térmicas padrão da água serão usadas.
Passo 2
Conceitos e fórmulas que vamos usar (explicando como em prova):
- Calor para mudança de fase (fusão ou vaporização): quando uma substância muda de fase à temperatura constante, o calor necessário é proporcional à massa e à “entalpia específica de mudança de fase” (chamada aqui de
). A fórmula é
onde
é o calor (em quilocalorias),
é a massa (em quilogramas) e
é o calor latente (em
). Para água usamos os valores padrão: calor latente de fusão
e calor latente de vaporização
.
- Calor para aquecer uma substância sem mudar de fase: usamos a capacidade térmica (calor específico)
e a variação de temperatura . A fórmula é
onde
é em
. Para água líquida
.
Observação importante para este problema: como o gelo começa em , não precisamos aquecer o gelo antes da fusão; a fusão ocorre à
. E como a vaporização ocorre a
, não precisamos aquecer o vapor depois da vaporização. Assim precisamos somar: calor de fusão do gelo, calor para aquecer a água de
a
, e calor de vaporização.
Observação importante para este problema: como o gelo começa em
Passo 3
Calor para fundir o gelo a
(gelo → água líquida a
):
Usamos . Substituindo
e
,
Usamos
Interpretação: são
necessárias para transformar
de gelo a
em
de água a
.
Passo 4
Calor para aquecer a água de
até
(água líquida, sem mudança de fase):
Usamos com
e
.
Usamos
Interpretação: aquece-se a água líquida de
até o ponto de ebulição
, gastando
.
Passo 5
Calor para vaporizar a água a
(água líquida → vapor à
):
Usamos com
.
Usamos
Interpretação: são
para transformar
de água a
em vapor a
.
Passo 6
Somamos todas as contribuições porque os processos acontecem em sequência: fusão, aquecimento da água, vaporização. Assim o calor total é
Verificação rápida: unidades consistentes (tudo em
) e consideramos corretamente que não houve variação de temperatura do gelo antes da fusão nem do vapor após a vaporização.
Passo 7
Dica de prova (curta e prática): sempre que o enunciado dá uma substância exatamente na temperatura de mudança de fase, não esqueça que aparece somente o calor latente para essa etapa — não há termo
para aquela parte da substância. Aqui, gelo a
→ só
; água a
para
→
; água a
→ vapor a
→ só
. Força aí, você já consegue aplicar esse esquema direto na prova!