EXC092. Num calorímetro ideal colocam-se 270 g de gelo em fusão e, a seguir, injeta-se vapor de água a 100 °C no seu interior, sob pressão normal. ...

Para calcular a quantidade mínima de vapor de água que deve ser introduzida no calorímetro para que no equilíbrio térmico haja somente água a 0 °C, é necessário calcular a quantidade de calor que deve ser fornecida para derreter o gelo e aquecer a água resultante até 0 °C. A quantidade de calor necessária para derreter o gelo é dada por: Q1 = m1 * Lf Onde: m1 = 270 g (massa do gelo) Lf = 80 cal/g (calor latente de fusão do gelo) Q1 = 270 g * 80 cal/g = 21600 cal A quantidade de calor necessária para aquecer a água resultante até 0 °C é dada por: Q2 = m2 * Cp * deltaT Onde: m2 = 270 g (massa da água resultante) Cp = 1 cal/g.°C (calor específico da água) deltaT = 0 - (-80) = 80 °C (diferença de temperatura entre a água resultante e a temperatura de fusão do gelo) Q2 = 270 g * 1 cal/g.°C * 80 °C = 21600 cal Portanto, a quantidade mínima de vapor de água que deve ser introduzida no calorímetro para que no equilíbrio térmico haja somente água a 0 °C é de: Q1 + Q2 = 43200 cal A quantidade de calor necessária para aquecer a água resultante até 100 °C é dada por: Q3 = m2 * Cp * deltaT Onde: m2 = 270 g (massa da água resultante) Cp = 1 cal/g.°C (calor específico da água) deltaT = 100 - 0 = 100 °C (diferença de temperatura entre a água resultante e a temperatura de fusão do gelo) Q3 = 270 g * 1 cal/g.°C * 100 °C = 27000 cal Portanto, a quantidade mínima de vapor de água que deve ser introduzida no calorímetro para que no equilíbrio térmico haja somente água a 100 °C é de: Q1 + Q2 + Q3 = 64800 cal