A tabela abaixo mostram algumas propriedades do gelo e da água.
calor
específico
calor latente
de fusão
calor latente
de vaporização
gelo
---
água
---
Qual a quantidade de calor necessária para transformar 100 g de gelo a
em água a
?
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|||||||
| gelo |
|
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--- | ||||||
| água |
|
--- |
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Passo 1
O enunciado pede: qual a quantidade de calor necessária para transformar
de gelo a
em água a
.
Informações relevantes (peguei estes valores da tabela que veio no enunciado):
- massa:
; - calor específico do gelo:
; - calor latente de fusão do gelo:
; - calor específico da água:
.
Observação do processo: a transformação ocorre em três etapas sequenciais:
- aquecer o gelo de
até ; - fundir o gelo a
(transformação sólida → líquida, temperatura constante durante a fusão); - aquecer a água de
até .
Passo 2
Etapa 1 — aquecer o gelo de
a
.
Fórmula usada: calor necessário para aquecer uma substância é
onde
é o calor (em calorias),
a massa (em gramas),
o calor específico (em
) e
é a variação de temperatura (em
).
Aplicando:
Explicação curta: isso representa a energia necessária para elevar a temperatura do gelo até o ponto de fusão.
Passo 3
Etapa 2 — fundir
de gelo a
.
Fórmula usada: calor para mudança de fase (fusão)
onde
é o calor latente de fusão (em
).
Aplicando:
Explicação curta: durante a fusão a temperatura não muda; todo calor fornecido é usado para quebrar as ligações na estrutura sólida.
Passo 4
Etapa 3 — aquecer a água de
a
.
Usa-se novamente
, agora com
.
Explicação curta: aqui aquecemos a água líquida já formada até a temperatura final pedida.
Passo 5
Somar os calores das três etapas (calor total é acumulativo porque cada etapa precisa da sua energia):
Conversão para joules (opcional):
,
Pequena motivação: deu bastante calor por causa do grande
— fundir gelo custa muito mais que aquecer uma amostra alguns graus.