(Calorimetria Apostila PENSI)

por shady17 Seg 26 Jun 2017, 16:41

Uma barra de gelo de 50 g de massa a -20°C é colocada em contato, em um calorímetro real, com 20 g de água a 15°C. Sabe-se que o calor específico do gelo é 0,5 cal/g°C, o da água é 1 cal/g°C e o calor latente de fusão da água é 80 cal/g. Sabe-se também que 10% do calor da fonte quente é perdido através do calorímetro para o meio ambiente. No equilíbrio térmico, quais as temperaturas e as massas envolvidas?

Spoiler:

por **xSoloDrop** Seg 26 Jun 2017, 17:30

Quantidade de calor máxima fornecida pela água:

Q = 0,9.m.c.∆θ

Q = 0,9.20.1.-15

Q = -270 cal

Quantidade de calor necessária para esquentar o gelo:

Q = m.c.∆θ

Q = 50.0,5.20

Q = 500 cal

Perceba que o calor fornecido pela água não será capaz de esquentar o gelo até 0ºC. Quando a água está a 0ºC, o gelo estará uma temperatura menor que 0ºC. Assim, a água continuará fornecendo calor para o gelo até o equilíbrio.

Quantidade de calor necessária para congelar toda a água:

Q = mL

Q = 20.-80

Q = -1600 cal

Perceba agora que não será capaz congelar todo a água, pois fornecendo mais 230 cal o gelo e a água entrarão em equilíbrio a 0ºC e a troca de calor cessará.

Como foi dito anteriormente, o calor que a água forneceu a mais for 230 cal. Porém, esse valor equivale a 90% do calor total:

Q = 230.100/90

Q = 255,55 cal

255,55 = m.80

m = 3,19 g de água congelaram

Assim, teremos ao final do processo 53,19 g de gelo e 16,81 g de água.