Questões de Física - Calor Latente para Concurso

Um bloco de gelo de 200g e temperatura -20ºC é colocado em um calorímetro ideal com 300g de água à temperatura de 30ºC. Após o equilíbrio térmico, o que será encontrado no interior do calorímetro?

Considere:

• Calor específico da água: 1cal/gºC.

• Calor específico do gelo: 0,5cal/gºC.

• Calor latente de fusão do gelo: 80cal/g.

Em meados do século XVIII o conceito de calor especifico e de calor latente não estavam ainda formulados, tarefa que foi resolvida entre 1761 e 1772 com trabalhos dos físicos Joseph Black e Johan Carl Wilcke. Por volta de 1749 predominava a expectativa de que a temperatura de equilíbrio térmico sempre estaria na proporção das massas ou dos volumes das substâncias, sem menção à essa característica intrínseca dos materiais.
“Conforme demonstrou o químico escocês Joseph Black (1728 - 1799) em uma de suas célebres experiências (…) em 1757, ao misturar água a 78ºC com a mesma quantidade de gelo a 0ºC, observou que o gelo se fundiu todo mantendo-se, no entanto, em 0ºC.”
“A crônica do Calor: Calorimetria”, J.M.F. Bassalo, Revista Brasileira do Ensino de Física, Vol. 14 (1), 1992, p. 29.
Em experimentos de calorimetria são comuns desvios sensíveis entre valores observados e calculados com modelos ideais. Considerando o experimento de Black narrado por Bassalo segundo o modelo ideal em que há apenas trocas de calor entre a água, calor específico de 1 cal/gºC, e o gelo, calor latente de fusão de 80 cal/g, assinale a alternativa que representaria a expectativa teórica ideal.

Andar descalço sobre o calçadão de Copacabana em um dia ensolarado é uma tarefa difícil. O chão é composto por pedras portuguesas que ficam muito quentes sob a intensa radiação solar. Felizmente, o calçadão foi construído intercalando pedras brancas e pretas, como mostra a Figura. Dessa forma, as pedras brancas ficam menos quentes do que as pretas e é então possível caminhar sobre elas.

As pedras pretas ficam mais quentes do que as brancas porque

Em um calorímetro à temperatura ambiente de 30 °C, de capacidade térmica 40 cal/°C, são misturados 20 gramas de gelo a −20 °C, 50 gramas de água a 25 °C e 10 gramas de vapor de água a 120 °C. Estabelecido o equilíbrio térmico, admitindo que não haja perda de calor para o ambiente, a temperatura final da mistura, em °C, é de aproximadamente 
Dados: Calor específico do gelo = 0,50 cal/g °C Calor específico da água = 1,0 cal/g °C Calor específico do vapor de água = 0,50 cal/g °C Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g Calor latente de vaporização da água = 540 cal/g 

Em um processamento, 200 kg de água a 30 °C são aquecidos até a obtenção de 200 kg de vapor d’água a 110 °C. A quantidade de calor, em J, necessária para esse processamento corresponde aproximadamente a

Dado

Calor latente de vaporização da água: 2,3 x 10⁶ J kg^-1

Calor específico da água: 4,2 x 10³ J kg^-1 K^-1

Calor específico do vapor d’água: 2,0 x 10³ J kg^-1 K^-1