Pergunta # f9cc1

Responda:

Todo o gelo é derretido e a temperatura final da água é # 100 ^ oC # com uma pequena quantidade de vapor.

Explicação:

Primeiro de tudo, acho que isso está na seção errada.

2º, você pode ter interpretado erroneamente alguns dados que, se alterados, podem mudar a maneira de resolver o exercício. Verifique os fatores abaixo:

Suponha o seguinte:

• A pressão é atmosférica.
• O 20g em # 100 ^ oC # é vapor saturado, NÃO água.
• Os 60g em # 0 ^ oC # é gelo, NÃO água.

(O primeiro só tem pequenas alterações numéricas, enquanto o segundo e o terceiro têm grandes mudanças)

Existem diferentes cenários para isso. Suponha que o gelo derreta e seja convertido em água. A chave aqui é entender que quando a água muda de fase (sólido, líquido, gás = gelo, água, vapor) o calor dado durante a transição não aumentará a temperatura. Esse calor é chamado de calor latente.

O gelo irá, portanto, consumir alguma energia para derreter (calor latente de fusão).

O vapor consumirá alguma energia para evaporar (fervendo o calor latente).

Portanto, se tomarmos como temperatura de referência # T_0 = 0 ^ oC # (como muitas tabelas de engenharia e manuais fazem) gelo tem mudança de calor negativa e vapor tem mudança de calor positiva. Portanto, a energia final será igual a:

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

• Gelo # ΔΗ_ (i) #

De acordo com a The Engineering Toolbox - Calor Latente de Fusão, o calor latente de fusão é igual a # 334 (kJ) / (kg) # Mas por 20 gramas:

# ΔΗ_ (i) = 334 (kJ) / (kg) * 0,060 kg = 20,04kJ #

Isso significa que se TODO o gelo estiver derretido, 6,68 kJ serão necessários.

• Vapor # ΔΗ_ (s) #

De acordo com The Enginnering Toolbox - Steam Properties, o calor total do vapor se ferve em # 100 ^ oC # é # 2675.43 (kJ) / (kg) # Mas por 60 gramas:

# ΔΗ_ (s) = 2675,43 (kJ) / (kg) * 0,020 kg = 53,51kJ #

• Energia final

# Q = ΔΗ_ (s) -ΔH_i #

# Q = 53,51-20,04 #

# Q = 33.47kJ #

Para o total de # 20grams + 60grams = 80grams = 0.08kg #:

# Q = 33,47 / 0,08 (kJ) / (kg) = 418,34 (kJ) / (kg) #

• Conclusão

A tabela em The Enginnering Toolbox - Steam Properties diz que o calor sensível máximo da água sem vapor é # 417,51 (kJ) / (kg) # Portanto, como o calor final é (mesmo que ligeiramente) maior, a água está fervendo # 100 ^ oC #. A única diferença com o vapor inicial é que ele estava saturado (sem água líquida) enquanto que agora é principalmente água com um pouco de vapor.