- Resfriam-se 20 g de vapor de água a
, sob pressão normal ( 1 atm ), até que esse vapor se transforme em 20 g de gelo a
. Usando os dados das tabelas, determine a quantidade de calor total liberada e trace o gráfico correspondente à curva de resfriamento, com valores numéricos.
Passo 1
O enunciado diz que resfriamos
g de vapor de água a
, à pressão de
atm, até obter gelo a
. O conteúdo é calorimetria com mudança de fase. Para resolver, precisamos dos seguintes dados típicos:
– calor específico do vapor de água
– calor latente de vaporização
– calor específico da água líquida
– calor latente de fusão
– calor específico do gelo
– calor específico do vapor de água
– calor latente de vaporização
– calor específico da água líquida
– calor latente de fusão
– calor específico do gelo
Passo 2
Vamos dividir o processo em cinco etapas:
1. Resfriar o vapor de até
, liberando
1. Resfriar o vapor de
2. Condensar o vapor a
, liberando
3. Resfriar a água líquida de
até
, liberando
4. Congelar a água a
, liberando
5. Resfriar o gelo de
até
, liberando
Passo 3
Convertemos a massa para quilograma:
. Calculamos cada termo (valores positivos para calor liberado):
Passo 4
A quantidade total de calor liberado é
Passo 5
Para o gráfico de resfriamento (temperatura versus calor liberado
), marcamos os pontos de mudança de etapa:
Temperatura
(°C) e calor liberado
(kJ):
Desenhando qualitativamente:
Temperatura (°C)
120 │●───────────╌╌╌╌╌╌╌╌╌╌> Q
100 │ ╌_/───────────────╌ ← platô de condensação
0 │ _/────── ← platô de solidificação
-10 │ _/
120 │●───────────╌╌╌╌╌╌╌╌╌╌> Q
100 │ ╌_/───────────────╌ ← platô de condensação
0 │ _/────── ← platô de solidificação
-10 │ _/
Resposta
A quantidade total de calor liberado é de aproximadamente
. O gráfico de resfriamento apresenta dois trechos inclinados (resfriamento de vapor e de água/ gelo) intercalados por duas seções horizontais (condensação em
e solidificação em
), conforme os pontos indicados.