Exercícios sobre calor sensível e calor latente
Determine a quantidade de calor em Kcal necessária para um bloco de gelo com 2 kg de massa, inicialmente a -5°C, seja aquecido até a temperatura de 5°C.
DADOS: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C / Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a) 145
b) 155
c) 165
d) 175
e) 185
LETRA “D”
Faz-se necessário elevar a temperatura do gelo até a temperatura do ponto de fusão. Para isso, temos:
Massa de gelo: 2 kg = 2000 g
Variação de temperatura: ΔT = T – T0 → ΔT = 0 - (-5) = 5 °C
O calor necessário para elevar a temperatura do bloco de gelo de -5°C para 0°C é do tipo sensível, logo:
Q1 = m . c . ΔT
Q1 = 2000 . 0,5 . 5
Q1 = 5000 cal
Q1 = 5 Kcal
No momento em que o gelo chega à temperatura de 0°C, é iniciada a fusão. Agora o calor é do tipo latente:
Q2 = m . LF
Q2 = 2000. 80
Q2 = 160.000
Q2 = 160 Kcal
Por fim, a água no estado líquido deve ter a sua temperatura elevada até 5°C. Para isso, o calor será novamente do tipo sensível.
Calor específico da água: 1 cal/g°C
Variação de temperatura: ΔT = 5 – 0 = 5°C
Q3 = m . c . ΔT
Q3 = 2000. 1 . 5
Q3 = 10.000
Q3 = 10 Kcal
O calor total necessário para aquecer o bloco de gelo até a temperatura de 5 °C é dado pela soma QTOTAL = Q1 + Q2 + Q3
QTOTAL = 5 + 160 + 10 = 175 Kcal
(MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:
a) 500
b) 600
c) 700
d) 800
e) 900
LETRA “E”
Primeiramente devemos determinar a quantidade de energia fornecida à água.
Potência fornecida: 150 cal/s
Tempo de aquecimento: 4 min x 60s = 240 s
Sabendo que a potência é dada pela razão entre a energia (calor) e o tempo (Δt), temos:
P = Q
Δt
Q = P . Δt
Q = 150 . 240
Q = 36.000 cal
Esse calor fornecido à água é do tipo sensível, pois a sua temperatura varia entre 20°C e 60°C, temperaturas em que a água apresenta-se no estado líquido. Substituindo esses dados na equação de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
36.000 = m . 1 . (60 – 20)
36.000 = 40 m
m = 36.000 ÷ 40
m = 900 g
Em um recipiente termicamente isolado, 200 g de água recebem calor de uma fonte térmica e elevam a sua temperatura de 10°C para 90°C. Sabendo que a massa de água ficou exposta à fonte por 3,5 minutos, determine a potência aproximada fornecida pela fonte em cal/s.
DADO: Calor específico da água = 1 cal/g°C
a) 56
b) 66
c) 76
d) 86
e) 96
LETRA “C”
Primeiramente precisamos encontrar o quanto de calor foi fornecido à água. Como não houve mudança de fase, o calor fornecido foi do tipo sensível, logo:
Q = m . c . ΔT
Q = 200 . 1 . (90 – 10)
Q = 200 . 80
Q = 16.000 cal
Sabendo que a potência é a razão entre a energia e o tempo, temos que:
Δt = 3,5 min x 60s = 210 s
P = Q
Δt
P = 16.000/210
P ≈ 76 cal/s
Determine o calor específico em cal/g°C de uma substância com massa de 1 kg que, ao receber 5000 cal de calor de uma fonte térmica, teve a sua temperatura elevada em 20 °C.
a) 0,15
b) 0,25
c) 0,35
d) 0,45
e) 0,55
LETRA “B”
Substituindo os valores fornecidos na equação de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
5000 = 1000 . c . 20
5000 = 20.000 c
c = 5000
20.000
c = 5
20
c = 1
4
c = 0,25 cal/g°C
(Unifor-CE) Um cubo de gelo de massa 100 g, inicialmente à temperatura de - 20 °C, é aquecido até se transformar em água a 40 °C (dados: calor específico do gelo 0,50 cal/g °C; calor específico da água 1,0 cal/g °C; calor de fusão do gelo 80 cal/g). As quantidades de calor sensível e de calor latente trocados nessa transformação, em calorias, foram, respectivamente:
a) 8.000 e 5.000
b) 5.000 e 8.000
c) 5.000 e 5.000
d) 4.000 e 8.000
e) 1.000 e 4.000
Quantidade de calor sensível:
Q1 : Para elevar o bloco de gelo de -20°C até 0°C;
Q2 : Após a fusão total do gelo, Q2 é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água de 0°C para 40°C.
Q1 = m . c . ΔT
Q1 = 100 . 0,5 . ( 0 - (-20))
Q1 = 50 . 20
Q1 = 1000 cal
Q2 = m . c . ΔT
Q2 = 100 . 1 . (40 – 0)
Q2 = 100 . 40
Q2 = 4000 cal
A quantidade total de calor sensível oferecido foi de: Q = 4000 . 1000 = 5000 cal
Quantidade de calor latente:
É a quantidade de calor necessária para que o gelo sofra a fusão, logo:
Q3 = m . LF
Q3 = 100 . 80
Q3 = 8000 Caloria
Assim, serão necessários 5000 cal de calor sensível e 8000 cal de calor latente.
