Questão 2
UFPR 2017
(UFPR - 2017 - 2ª FASE)
Numa experiência para demonstrar princípios de calorimetria, um estudante fez o seguinte procedimento: colocou 100 g de água, na forma de gelo, a 0 ºC, num recipiente vazio, e o aqueceu até obter água a 10 ºC. Na sequência, ele removeu aquela quantidade de água do recipiente e colocou novamente 100 g de água, só que agora líquida, a 0 ºC, no recipiente vazio, e forneceu a mesma quantidade de calor utilizada na etapa anterior. Sabe-se que, no local, água congela a 0 ºC, o calor latente de fusão da água vale L = 80 cal/g, e o calor específico da água (tomado como constante em toda a faixa de temperatura da experiência) vale c = 1 cal/g ºC. Além disso, desprezam-se todas as perdas de calor para o ambiente, e a capacidade térmica do recipiente também deve ser desprezada.
Considerando esses dados, determine a temperatura final da massa de água após a segunda etapa.
Gabarito:
Resolução:
Para calcular a quantidade de calor para mudar o estado físico de uma substância, temos:
A quantidade de calor para aumentar ou diminuir a temperatura de uma substância é dada pela equação:
Primeiro, a água estava na forma de gelo e mudou de estado físico:
Após, ela foi aquecida até 10°C:
Assim, total de calor fornecido nesta etapa foi de 9000 cal.
Finalizando, a água já estava na forma líquida, logo, ao fornecer 9000 cal de calor, temos: