Veja como calcular a energia necessária para alterar 80 g de gelo a -30 ° C para vapor a 140 ° C:

Entendendo o processo

Este processo envolve várias etapas:

1. aquecendo o gelo: Aumente a temperatura do gelo de -30 ° C a 0 ° C.
2. derretendo o gelo: Altere o gelo de sólido para líquido (água) a 0 ° C.
3. aquecendo a água: Aumente a temperatura da água de 0 ° C a 100 ° C.
4. fervendo a água: Altere a água de líquido para gás (vapor) a 100 ° C.
5. aquecendo o vapor: Aumente a temperatura do vapor de 100 ° C a 140 ° C.

Constantes necessárias

* Calor específico de gelo: c_ice =2,1 j/g ° C
* Calor específico da água: c_water =4,18 j/g ° C
* Calor específico do vapor: c_steam =2,0 j/g ° C
* calor de fusão de gelo: L_f =334 J/g
* Calor de vaporização da água: L_V =2260 J/G

cálculos

1. aquecendo o gelo:
* Q1 =(massa de gelo) * (calor específico do gelo) * (mudança de temperatura)
* Q1 =80 g * 2,1 J/g ° C * (0 ° C - (-30 ° C)) =5040 J

2. derretendo o gelo:
* Q2 =(massa de gelo) * (calor de fusão de gelo)
* Q2 =80 g * 334 J/g =26720 J

3. aquecendo a água:
* Q3 =(massa de água) * (calor específico da água) * (mudança de temperatura)
* Q3 =80 g * 4,18 J/g ° C * (100 ° C - 0 ° C) =33440 J

4. fervendo a água:
* Q4 =(massa de água) * (calor da vaporização da água)
* Q4 =80 g * 2260 j/g =180800 j

5. aquecendo o vapor:
* Q5 =(massa de vapor) * (calor específico do vapor) * (mudança de temperatura)
* Q5 =80 g * 2,0 J/g ° C * (140 ° C - 100 ° C) =6400 J

Energia total

A energia total necessária é a soma de todas as energias individuais:

* Energia total =Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
* Energia total =5040 J + 26720 J + 33440 J + 180800 J + 6400 j = 252400 j

Portanto, aproximadamente 252.400 joules de energia são necessários para alterar 80 g de gelo a -30 ° C para vapor a 140 ° C.