(Princípios de Química, Atkins)
a) Calcule o calor que deve ser fornecido a uma chaleira de cobre de massa 500,0 g, que contém 400,0 g de água, para aumentar sua temperatura de 22,0 °C até o ponto de ebulição da água, 100,0 °C.
b) Que percentagem de calor foi usada para aumentar a temperatura da água? (Consultar tabelas para descobrir a capacidade calorífica.)
Utilize a tabela periódica para calcular as massas molares quando necessário.
Resolução
Item a: o calor fornecido à chaleira com a água
O calor (q) necessário para mudar a temperatura de um corpo depende da massa (m), da capacidade calorífica específica (c) e da variação de temperatura (ΔT): q = m × c × ΔT. A chaleira e a água vão de 22,0 °C a 100,0 °C, e a variação tem o mesmo valor em graus Celsius e em kelvin:
Primeiro, calculamos o calor que aquece a chaleira de cobre, com a capacidade calorífica específica do cobre tirada de tabela, 0,38 J/(K·g):
Em seguida, o calor que aquece a água, com a capacidade calorífica específica da água, 4,184 J/(K·g):
Por fim, somamos os dois calores:
Portanto, é preciso fornecer cerca de 1,45 × 102 kJ (145 kJ) de calor à chaleira com a água.
Item b: a porcentagem do calor usada pela água
A porcentagem é a razão entre o calor que aqueceu a água e o calor total:
Portanto, cerca de 89,8% do calor foi usado para aumentar a temperatura da água.