terça-feira, 11 de maio de 2010

Questões resolvidas Calorimetria - Ficha

16) Um calorímetro contém 200ml de água e o conjunto está a uma temperatura de 20ºC. Ao juntar ao calorímetro 125g de uma liga a 130ºC , verificamos que, após o equilibrio térmicoa temperatura final é de 30ºC.Qual é a capacidade térmica do calorímetro?

primeiro vamos calcular quanto 200 ml de água tem de massa. Vamos converter metros cúbicos para litros para por fim mililitros.

1000 kg/m³ = 1000 kg/1000 dm³ = 1 kg/ dm³ = 1 kg/ l
1000 kg/m³ = 1 000 g / 1000 ml
portanto
1000 kg/m³ = 1 g / ml

Assim

ρ(densidade) = m / V
1g / ml = m / 200 ml
============
mágua = 200g
============


A energia (térmica) se conserva em um sistema isolado pois não há perdas para o ambiente. Então

Qliga + Qágua + Qcalorímetro = 0
aonde Q representa o calor trocado por cada um.
mas
Q = m c ΔT.
então
Qliga + Qágua + Qcalorímetro = 0
se torna
mliga cliga ΔT + mágua cágua ΔT + mcalorímetro ccalorímetro ΔT = 0

mliga cliga ΔT + mágua cágua ΔT + mcalorímetro ccalorímetro ΔT = 0

Usando mágua = 200g que calculamos acima e os demais dados do enunciado:

125 * 0,2 * (30-130) + 200 * 1 * (30-20) + mcalorímetro ccalorímetro * (30-20) = 0

mas CT (capacidade térmica) = m * c.
Então

125 * 0,2 * (30-130) + 200 * 1 * (30-20) + CT * (30-20) = 0
25 * (30-130) + 200* (30-20) + CT * (30-20) = 0
25 * (-100) + 200* (10) + CT * (10) = 0
-2500 + 2000 = - 10 CT
-500 = - 10 CT
Portanto

============
CT = 50 cal/ °C
============
 
17) Inicialmente, 48g de gelo, a 0ºC, são colocados num calorimetro de aluminio de 2,0g, também a 0 °C. Em seguida 75 g de àgua a 80ºC são despejados dentro desse recipiente. Calcule a temperatura final do conjunto.

Calor latente de fusão 80cal/g
Calor especifico da àgua 1,0 e do alumínio 0,22


A quantidade de calor necessária para fundir todo o gelo é:
Q = mL
Q = 48.80
Q = 3840cal (I)

A quantidade de calor que a água pode ceder, caso ocorra seu resfriamento até 0°C, é:
Q = mc∆θ
Q = 75.1 .(–80)
Q = –6000cal (II)

Comparando-se I e II, conclui-se que todo gelo será fundido e a água proveniente dessa fusão será aquecida.Logo, considerando-se o sistema termicamente isolado:

Qg + Qa + Qcal = 0
mL + mc∆θ+ mc∆θ+ mc∆θ= 0

Fazendo-se as substituições:

48.80 + 48.1.(θ– 0) + 75.1.(θ– 80) + 2.0,22.(θ– 0) = 0.θ ≈= 17,5°C

18)  Um suco de laranja foi preparado em uma jarra, adicionando-se a 250 mL de suco de laranja a 20°C, 50 g de gelo fundente. Estabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura do suco gelado
era, em °C, aproximadamente, Dados:
  • calor específico da água = 1 cal/g°C
  • calor específico do suco de laranja = 1 cal/g°C
  • densidade do suco de laranja = 1 × 103 g/L
  • calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g   

A massa suco de laranja é de 250g, pois
1 × 10³ g/l, significa 1000g / litro = 1000g / 1000ml ou seja:
1000ml = 1000g => 250 ml = 250g)

No equilíbrio térmico:

ΣQ = 0

mcΔT (suco) + mcΔT(água proveniente do gelo) + m.L = 0

250.1.(Tf – 20) + 50.1.(Tf - 0) + 50.80 = 0

250Tf – 5000 + 50Tf + 4000 = 0
300Tf – 1000 = 0
300Tf = 1000
Tf = 1000/ 300

Tf = 3,3 <==

19) Uma quantidade de 1,5kg de certa substância encontra-se inicialmente na fase sólida, à temperatura de -20ºC. Em um processo a pressão constante de 1,0atm, ela é levada à fase liquida a 86ºC. A potência necessária nessa transformação foi de 1,5kJ/s. O gráfico na figura mostra a temperatura de cada etapa em função do tempo

Calcule
a) o calor latente de fusão L(f)
b) o calor necessário para elevar a temperatura de 1,5kg dessa substãncia de 0 a 86ºC

*Gráfico na ficha, recomendo dar uma olhada.

a) 
Fusão é a passagem do estado sólido para o líquido; aprendemos no 1º ano com o profº Aluízio que em um gráfico, temos o seguinte:

  
Assim, olhando o gráfico da ficha o intervalo que ele faz a fusão é entre 0,7 e 6,2min; ou seja:

(6,2min - 0,7min).60s = 330s

Q = m.Lf (fórmula do calor latente)
Q = P.Δt (fórmula do calor em função da potência e do tempo que eu peguei na internet)

Substituindo a primeira na segunda temos:

m.Lf = P.Δt
1,5.Lf = 1,5.330 
Lf = 330J/g

b)
Para elevar de 0º a 86º temos um intervalo entre 0,7 (0º) e 12,2 (86º), então:

(12,2min - 0,7min).60s = 690s


Q = P.Δt
Q = 1,5.690
Q = 1035kJ (kilojoule, pois a potência está em kJ por segundo)

 
20) Um bloco de gelo com 725 g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50 kg de água a uma temperatura de 5,0° C, verificando-se um aumento de 64 g na massa desse bloco, uma vez alcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor específico da água (c = 1,0 cal/g ° C) o dobro do calor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g. Desconsiderando a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do gelo.








a) -191,4ºC 
b) -48,6ºC
c) -34,5ºC 

d) -24,3ºC
e) -14,1ºC


Vamos colocar como mG = 725g, a massa de gelo, mA = 250g a massa da água. Temos que:
QG + Qfusão + QA = 0
725 . 0,5 (t0 - 0) - 64 . 80 + 2500 . 1 . (0 - 5) = 0
-725 . 0,5t0 = 5 . 2500 + 64 . 80 = 0
T0 = -48,6ºC


R - A temperatura inicial do gelo é t0 = -48,6ºC
 

10 comentários:

  1. Adorei suas questões você explicou passo a passo,e foi melhor do que meu professor :X .Praticamente SALVOU MINHA VIDA *_* .Muito obrigada ^^
    Add no MSN se quiser *-* :yasmin43211@hotmail.com
    Abraços \o/

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  2. questões ótimas, me ajudaram muito a revisar o conteúdo da prova de amanhã! obrigada, continue assim.

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  3. muito boa suas questões!!!me ajudaram muito!!!concerteza mais que meu professor

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  4. muito obigada pelas questões resolvidas,me ajudou bastante! bjs:)bruna

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  5. Por que na questão 20 você bota Qfusão sendo negativa?

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  6. Se 500g de chumbo fundido, a 327˚C, forem derramados numa cavidade feita num grande bloco de gelo, a 0˚C, qual a quantidade de gelo que será fundida? (Resp, 99,8g)

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  7. Tenho a maior dificuldade em cálculos mas esta explicação ta muito boa, mas ainda tenho duvidas!
    Calor latente!!!

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  8. Alguem poderia me explicar poque na questao 16 o 2500 é subtraído?

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