(UNIFESP 2016) - QUESTÃO

Considere um copo de vidro de 100 g contendo 200 g de água líquida, ambos inicialmente em equilíbrio térmico a 20 ºC.

O copo e a água líquida foram aquecidos até o equilíbrio térmico a 50 ºC, em um ambiente fechado por paredes adiabáticas, com vapor de água inicialmente a 120 ºC. A tabela apresenta valores de calores específicos e latentes das substâncias envolvidas nesse processo.

Considerando os dados da tabela, que todo o calor perdido pelo vapor tenha sido absorvido pelo copo com água líquida e que o processo tenha ocorrido ao nível do mar, calcule:

a) a quantidade de calor, em cal, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida de 20 ºC para 50 ºC.

b) a massa de vapor de água, em gramas, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida até atingir o equilíbrio térmico a 50 ºC.

Resolução:                                                                                                                                     

a) Dados:
Água:
m_A: 200 g
c_A: 1 cal/g · ºC
θ_i: 20º C
θ_f: 50º C
Copo:
m_C: 100 g
c_C: 0,2 cal/g · ºC
θ_i: 20º C
θ_f: 50º C
A quantidade de calor recebido (Q_R) pelo conjunto copo mais água é:
Q_R = Q_C + Q_A
Q_R = m_C · c_C · (θ_f – θ_i) + m_A · c_A · (θ_f – θ_i)
Q_R = 100 · 0,2 · (50 – 20) + 200 · 1 · (50 – 20)
Q_R = 6600 cal
b) Dados:

Por se tratar de um sistema termicamente isolado: