Seja um aparato constituído de uma mistura de 500 g de água e 100 g de gelo em equilíbrio a
, no qual colocamos 200 g de vapor de água a
.
a) Encontre a temperatura final da mistura, sabendo-se que o calor específico da água, o calor de vaporização da água e o calor de fusão do gelo valem, respectivamente,
e
. Resp:
;
b) Qual é a massa de água e de vapor d’água no estado final? Resp: 725,9 ge 74,1 g
a) Encontre a temperatura final da mistura, sabendo-se que o calor específico da água, o calor de vaporização da água e o calor de fusão do gelo valem, respectivamente,
b) Qual é a massa de água e de vapor d’água no estado final? Resp: 725,9 ge 74,1 g
Passo 1
Temos uma mistura inicial de 500 g de água líquida a
e 100 g de gelo a
, e adicionamos 200 g de vapor a
. O conteúdo é calorimetria envolvendo mudança de fase (fusão e vaporização) e trocas de calor sensível. Vamos usar
cal/g°C,
cal/g e
cal/g.
Passo 2
Calculamos o calor liberado quando o vapor condensa e resfria até
. Primeiro a condensação de 200 g de vapor:
Não há resfriamento adicional porque a água líquida resultante já está a
.
Passo 3
Calculamos o calor absorvido para fundir todo o gelo e aquecer toda a água de
a
. Para a fusão de 100 g de gelo:
Depois, aquecer os 600 g de água resultante de
a
:
O total absorvido é
cal.
Passo 4
Comparamos o calor liberado pelo vapor com o calor absorvido pela fusão e aquecimento:
Esse calor extra vai evaporar parte da água a
.
Passo 5
Calculamos a massa evaporada usando o calor de vaporização:
Passo 6
Determinamos as massas finais: a massa inicial de água líquida antes de evaporação é 800 g (500 g + 100 g de gelo derretido + 200 g de vapor condensado). Subtraindo o que evaporou, ficamos com
A massa de vapor final é 74,1 g.
Resposta
A temperatura final é
. As massas finais são 725,9 g de água líquida e 74,1 g de vapor d’água.