O documento discute os processos de mudança de estado da água e os calores latentes envolvidos. Ele explica que a transformação do gelo a -20°C em vapor d'água a 100°C envolve quatro etapas: 1) aquecimento do gelo até 0°C, 2) fusão do gelo, 3) aquecimento da água até 100°C, 4) vaporização da água, sendo esta última etapa a mais energeticamente "cara".

1. Calor latente –
Aula 8
Mudança de estado físico
1. a) Comparando a temperatura ambiente de 25o C com os pontos
de fusão e ebulição de cada substância, temos:
Oxigênio: Vapor
Álcool etílico: Líquido
Chumbo: Sólido
Água: Líquido
Ferro: Sólido
Tungstênio: Sólido
b) A substância mais difícil de fundir é a água, que tem calor la-
tente de fusão de 80 cal/g; a substância mais difícil de vaporizar é
o ferro, que tem calor latente de vaporização de 1 520 cal/g.
c) A dificuldade para solidificar uma substância é a mesma que
para fundir, assim como a dificuldade para liquefazer é a mesma
que para vaporizar. Assim, a substância mais fácil de solidificar e
de liquefazer é o oxigênio, pois tem o menor calor latente de fu-
são e de vaporização.
2. a) A quantidade de calor necessária para aquecer o gelo até o iní-
cio da fusão é dada por:
Q 1 = m ⋅ c gelo ⋅ Δθ = 1000 ⋅ 0,50(0 − ( −20)) ⇒ Q 1 = 10 kcal
b) Para fundir totalmente o gelo, temos:
Q 2 = m ⋅ Lfusão = 1000 ⋅ 80 ⇒ Q 2 = 80 kcal
c) Para aquecer a água obtida até a fervura, da equação funda-
mental da calorimetria, temos:
Q 3 = m ⋅ c água ⋅ Δθ = 1000 ⋅ 10(100 − 0) ⇒
, Q 3 = 100 kcal
d) Para ferver totalmente essa água, temos:
Q 4 = m ⋅ L vaporização = 1000 ⋅ 540 ⇒ Q 4 = 540 kcal
A etapa mais “cara” do ponto de vista energético em todo esse
processo é a vaporização da água, pois nesta etapa é necessária
maior quantidade de calor.
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2. 3. Para facilitar a resolução do exercício, vamos determinar a quan-
tidade de calor necessária para transformar o gelo inicialmente a
−20o C em vapor de água a 100o C. Assim, temos:
• Aquecimento do gelo de −20o C até 0o C:
Q 1 = m ⋅ c gelo ⋅ Δθ = 1000 ⋅ 0,50(0 − ( −20)) ⇒ Q 1 = 10 000 cal
• Fusão completa do gelo:
Q 2 = m ⋅ Lfusão = 1000 ⋅ 80 ⇒ Q 2 = 80 000 cal
• Aquecimento da água de 0o C até 100o C:
Q 3 = m ⋅ c água ⋅ Δθ = 1000 ⋅ 1,0(100 − 0) ⇒ Q 3 = 100 000 cal
• Vaporização completa da água:
Q 4 = m ⋅ L vaporização = 1000 ⋅ 540 ⇒ Q 4 = 540 000 cal
a) Como a chama do fogo fornece 10 000 cal por minuto, após 1 mi-
nuto de aquecimento, a quantidade de calor fornecida ao gelo foi de
Q = 10 000 ⋅ 1 = 10 000 cal. Assim, após 1 minuto, o gelo inicial-
mente a −20o C estava prestes a fundir, ou seja, a 0o C.
b) De forma análoga ao item a, após mais 8 minutos de aquecimen-
to, o gelo fundente do item anterior recebeu mais 80 000 cal e, por-
tanto, fundiu completamente, sendo transformado em água a 0o C.
c) Após mais 10 minutos de aquecimento, a água a 0o C recebeu
mais 100 000 cal e, assim, chegou ao ponto de vaporização, ou
seja, foi transformada em água a 100o C.
d) Finalmente, após mais 54 minutos de aquecimento, a água a
100o C recebeu mais 540 000 cal e foi totalmente vaporizada, sendo
então transformada totalmente em vapor de água a 100o C.
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