Problema 4 (explicado en video): a) Se tienen 5,00 kg de hielo -20,0 ºC. ¿Qué cantidad de calor hay que entregarle al hielo para llevarlo a vapor a...

Para resolver esse problema, precisamos considerar as mudanças de fase do gelo. Vamos calcular a quantidade de calor necessária para cada etapa: a) Para levar o gelo a vapor a 100 ºC, precisamos considerar três etapas: 1. Aquecer o gelo de -20 ºC até 0 ºC: Utilizamos a fórmula Q = m * c * ΔT, onde m é a massa do gelo, c é o calor específico do gelo e ΔT é a variação de temperatura. Substituindo os valores, temos Q1 = 5,00 kg * 0,500 kcal/kg ºC * (0 ºC - (-20 ºC)) = 100 kcal. 2. Fundir o gelo a 0 ºC: Utilizamos a fórmula Q = m * Ll, onde Ll é o calor latente de fusão do gelo. Substituindo os valores, temos Q2 = 5,00 kg * 80,0 kcal/kg = 400 kcal. 3. Aquecer a água líquida de 0 ºC até 100 ºC: Utilizamos a fórmula Q = m * c * ΔT, onde c é o calor específico da água. Substituindo os valores, temos Q3 = 5,00 kg * 1,00 kcal/kg ºC * (100 ºC - 0 ºC) = 500 kcal. Somando as três etapas, temos o total de calor necessário: Q total = Q1 + Q2 + Q3 = 100 kcal + 400 kcal + 500 kcal = 1000 kcal. Portanto, a quantidade de calor que deve ser entregue ao gelo para levá-lo a vapor a 100 ºC é de 1000 kcal. b) Para levar o vapor de 100 ºC a hielo a -20 ºC, precisamos considerar duas etapas: 1. Resfriar o vapor de 100 ºC até 0 ºC: Utilizamos a fórmula Q = m * c * ΔT, onde c é o calor específico da água. Substituindo os valores, temos Q1 = 5,00 kg * 1,00 kcal/kg ºC * (0 ºC - 100 ºC) = -500 kcal (o sinal negativo indica que o calor está sendo retirado). 2. Condensar o vapor a 0 ºC: Utilizamos a fórmula Q = m * Lv, onde Lv é o calor latente de vaporização da água. Substituindo os valores, temos Q2 = 5,00 kg * 540 kcal/kg = 2700 kcal. Somando as duas etapas, temos o total de calor necessário: Q total = Q1 + Q2 = -500 kcal + 2700 kcal = 2200 kcal. Portanto, a quantidade de calor que deve ser retirada do vapor para transformá-lo em gelo a -20 ºC é de 2200 kcal. c) Para realizar a gráfica das duas evoluções em um diagrama temperatura - calor entregado, precisamos representar as etapas de aquecimento, fusão, aquecimento e condensação. No eixo das temperaturas, colocamos os valores de -20 ºC, 0 ºC e 100 ºC. No eixo do calor entregue, colocamos os valores correspondentes a cada etapa calculada anteriormente. Espero ter ajudado! Se tiver mais alguma dúvida, é só perguntar.