Um sistema contendo
de água no estado sólido, a
é transformado em vapor de água a
. Calcular o
para esta transformação. A capacidade calorífica para a água sólida é 0,5
calor de fusão
calor de vaporização
.
Passo 1
Beleza, aqui a ideia é calcular quanta energia (ΔH) a gente precisa pra transformar 9,0 g de gelo a –10 °C em vapor a 140 °C. Isso é um problema de calorimetria envolvendo:
- aquecer o gelo de –10 °C até 0 °C;
- fundir o gelo (passar de sólido pra líquido em 0 °C);
- aquecer a água líquida de 0 °C até 100 °C;
- vaporizar a água em 100 °C;
- aquecer o vapor de 100 °C até 140 °C.
Os dados que vamos usar são:
– Calor específico do gelo:
– Calor de fusão do gelo:
– Calor de vaporização:
– Calor específico da água líquida (usado como constante):
– Calor específico do vapor varia com T:
– Calor específico do gelo:
– Calor de fusão do gelo:
– Calor de vaporização:
– Calor específico da água líquida (usado como constante):
– Calor específico do vapor varia com T:
– Massa:
.
A partir do próximo passo a gente faz cada etapa do cálculo usando teoria de:
• (aquecimento)
• (mudança de fase)
• (quando
depende de T)
•
•
•
Passo 2
Aquecendo o gelo de –10 °C até 0 °C:
Usamos .
Usamos
Passo 3
Fusão do gelo a 0 °C:
Usamos .
Usamos
Passo 4
Aquecendo a água líquida de 0 °C até 100 °C:
Usamos .
Usamos
Passo 5
Vaporização da água em 100 °C:
Usamos .
Usamos
Passo 6
Aquecendo o vapor de 100 °C até 140 °C com
variável:
Fazendo a integral:
Substituindo
,
:
Somando dentro da integral:
.
Multiplica pela massa:
Multiplica pela massa:
Resposta
Agora somamos tudo:
Logo, o
para essa transformação é aproximadamente