Eqpmaq
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Disciplina:Equipamentos De Petróleo58 materiais446 seguidores
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transformação é igual à quantidade

de calor que o sistema cede ao realizar a transformação inversa.

Exemplo:

Colocamos no interior de um vaso, de paredes adiabáticas 500g de água a 20°C e 100g de chumbo a 200°C. A

temperatura final de equilíbrio térmico é 21,1°C. Qual o calor específico do chumbo?

 Resolução:

Dizemos que um sistema tem paredes adiabáticas quando não há troca de calor entre o sistema e o ambiente. No

caso, estamos admitindo que só haja troca de calor entre a água e o chumbo.

 Chumbo água

 0& � 100g 0' � 500E
 Ù& � 200°L Ù � 21,1°L W' � 1cal/g°C
 W& �? Ù � 20°L
 Ù � 21,1°L
Observando as temperaturas iniciais do chumbo e da água, concluímos que o chumbo cede calor e a água o absorve,

pois a temperatura do chumbo é maior. Ætߋû‹u � Ƽßtߺû‹u 0&. W& zÙ&– Ù{ � 0'. W' z Ù – Ù'{ 100 a W&z200 – 21,1{ � 500 a 1 z21,1 – 20{ 178,9 W& � 5,5
.·. W& � 0,031 W1é/g°C
Observação

Para tornar a resolução mais rápida é aconselhável montar o seguinte quadro:

 0 W Ù& Ù' ∆Ù áEe1 500 1 20 21,1 1,1 W‚e0x} 100 W 200 21,1 178,9

Este quadro é particularmente útil quando em lugar de dois corpos trabalhamos com vários. Ele evita que se

use uma série de símbolos ou de índices diferentes. Basta olhar para o quadro e escrever diretamente: 500 a 1 a 1,1 � 100 a W a 178,9 5,5 � 178,9W

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.·. W � 0,031 W1é/g°C
Exemplo:

Num vaso adiabático colocamos 1 000 g de água a 20°C, 200g de chumbo a 82°C e uma certa massa m de

uma substância h a 62°C. A temperatura final de equilíbrio térmico é 22°C. Determinar 0.
Dados: WtˆüIºu � 0, 030 W1é/g°C
 Wg � 0,10 W1é/g°C
Resolução:

 0 W Ù& Ù' ∆Ù áEe1 1 000 1 20 22 2 W‚e0x} 200 0,03 82 22 60 h 0 0,10 62 22 40

Agora para verificar quais os corpos que receberam e quais os que forneceram calor, não basta olhar as

temperaturas iniciais. Temos que olhar, também, para a temperatura final de equilíbrio térmico. É fácil concluir que

a água recebeu calor. O chumbo e a substância h cederam calor.
 Ƽßtߺû‹u � Ætߋû‹u 1 000 1 a 2 � 200 0,03 60  0 0,10 40

2 000 � 360  40 . · . 0 � 410 g

2.9 – CONSEQUÊNCIA DO ELEVADO CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA

A água possui um calor específico excepcionalmente elevado. Pouquíssimas substâncias possuem calor

específico maior (o hidrogênio e o hélio são exemplos).

Como consequência necessitamos de uma grande quantidade de calor para produzir, numa determinada

massa de água, uma elevação de temperatura relativamente pequena. Por exemplo, se cedermos 1 500 cal a 1 kg de

água o acréscimo de temperatura será de 1,5°C. Cedendo a mesma quantidade de calor a 1 kg de chumbo a elevação

de temperatura será da ordem de 50°C.

Recìprocamente, 1 kg de chumbo precisa se resfriar de 50°C para ceder 1 500 cal. Um quilograma de água

fornece as mesmas 1 500 cal ao se resfriar de 1,5°C apenas.

Isto explica porque o clima de regiões próximas a grandes massas de água (do mar, por exemplo) é mais

regular que o de regiões afastadas. A água se aquece lentamente durante o verão e se resfria também lentamente

durante o inverno.

MUDANÇA DE ESTADO

2.10 – CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE

Uma quantidade de calor, recebida ou cedida por um corpo, é denominada sensível quando, durante sua a

sua troca, o corpo experimenta uma variação de temperatura.

Calculamos uma quantidade de calor sensível pela equação Æ � 0 . W ∆Ù
Uma quantidade de calor, recebida ou cedida por um corpo é denominada latente, quando, durante a sua

troca, o corpo não experimenta nenhuma variação de temperatura. Em lugar disto ele muda de estado.

Calculamos uma quantidade de calor latente pela equação Æ � 0 . 9, conforme veremos mais adiante.

2.11.– MUDANÇA DE ESTADO

Os alunos já conhecem, de Ciências, os fenômenos de fusão, solidificação, vaporização, condensação e

sublimação. Relembremos.

Fusão é a passagem de uma substância de estado sólido para o líquido.

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Solidificação é a passagem de uma substância do estado líquido para o sólido.

Vaporização é a passagem de uma substância do estado líquido para o de vapor.

Condensação é a passagem de uma substância do estado de vapor para o líquido. É também chamada de

liquefação.

Sublimação é a passagem direta de uma substância do estado sólido para o vapor, ou vice-versa.

Observação

Alguns autores chamam de volatilização à passagem direta de uma substância do estado sólido para o de

vapor e de condensação à passagem inversa.

2.12. – CALOR LATENTE DE MUDANÇA DE ESTADO

De um modo geral:

Calor latente de mudança de estado de uma substância é a razão entre a quantidade de calor que uma

determinada massa da substância cede ou absorve durante a mudança de estado (sem variar a sua temperatura) e a

massa considerada.

Se Q é a quantidade de calor posta em jogo pela massa m de uma substância ao mudar de estado, sem a

variação da temperatura, seu calor latente de mudança de estado será:

9 � Æ0 . .Ð Æ � 09 (2.21)

2.13 – DESTILAÇÃO

Destilação é a operação pela qual produzimos a vaporização de um líquido e, em seguida, a sua

condensação.

Para fins práticos devemos manter a temperatura do balão h a maior possível (Fig. 2.3).
Por esta razão, provocamos a ebulição do líquido nele contido. O vaso „ é substituído por um condensador.

O sistema é mantido aberto pra que se possa recolher o líquido que se condensa (comumente chamado de

destilado).

A Fig. 2.4 mostra um aparelho de destilação comumente usado em laboratório.

Figura 2.3

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Se uma mistura é constituída por líquidos de pontos de ebulição diferentes podemos separá-los por

destilação. Neste caso a operação recebe o nome de destilação fracionada.

Exemplo:

Qual a quantidade de calor necessária para elevar de -10° C a 120°C a temperatura de 1 kg de gelo, sob

pressão normal?

Dados: Wªßýu � 0,5 cal/g°C; 9þ= 80 cal/g WΦ£u¼� 0, 5 cal/g°C; 9ª = 540 cal/g
Resolução 0 � 1 DE � 1000E Wªßýu � 0,5 W1é/E°L Ù& � ƒ10°L 9þ = 80 cal/g Ù' � 120 ° L WΦ£u¼ � 0,5cal/g °C Ùþ � 0°L 9Î � 540 W1é/E Ùߺ � 100°L

Quando o gelo atinge a temperatura de 0° C, ele começa a fundir. Quando a água resultante da fusão do gelo

atinge a 100°C ela começa a entrar em ebulição.

Podemos esquematizar o problema do seguinte modo:

gelo a -10°C gelo a 0°C água a 0°C água a 100°C

 vapor d’água a 100°C vapor d’água a 120°C.

As quantidades de calor Æ&, Æ< e Ɩ são sensíveis, ao passo que Æ' e Ǝ são latentes. Æ& � 0Wªßýu �Ùþ ƒ Ù&� � 1000 a 0,5 �0 ƒ zƒ10{ � 1 000 a 0,5 a 10 � 5 000 W1é Æ' � 09þ � 1000 a 80 � 80 000 W1é Æ< � 0W¦ªü¦ �Ùߺ ƒ Ùþ� � 1 000 a 1 a z100 ƒ 0{ � 1000 a 1 a 100 � 100 000 W1é Ǝ � 09Î � 1 000 a 540 � 540 000 W1é Ɩ � 0WΦ£u¼zÙ' ƒ Ùߺ{ � 1 000 a 0,5z120 ƒ 100{ � 1 000 a 0,5 a 20 � 10 000 W1é Æ � Æ&  Æ'  Æ< Ǝ  Ɩ Æ � 5 000  80 000  100 000  540 000  10 000 . .Ð Æ � 735 000 W1é
Exercício Proposto:

Æ& Æ' Æ<
Ɩ Ǝ

Ǝ

A

B

Figura 2.4

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Num vaso adiabático, colocamos 1200g de água a 40°C e uma certa massa de gelo a -20°C. A temperatura

final de equilíbrio térmico foi de 30°C. Qual a massa de gelo?

Dados: Wªßýu � 0,5 W1é/g°C; 9þ � 80W1é/g; a pressão mantida é normal.

2.14 – FRIO PRODUZIDO PELA EVAPORAÇÃO

O fenômeno de vaporização sempre se processa com absorção de calor (lembre-se do calor latente de

vaporização). Em geral os alunos não têm dúvida