Curva do aquecimento da água
Quando um bloco de gelo à -20°C é aquecido, sob pressão constante de 1 atm, suas moléculas recebem energia na forma de calor, e aumentam de vibração, aumentando sua temperatura até 0°C. Continuando a receber calor, a sua temperatura permanece constante, pois a energia que ele recebe é usada na quebra das ligações moleculares, o que provoca a mudança de fase denominada fusão.
Após a fusão, a energia recebida faz com que a vibração das moléculas aumente novamente, aumentando a temperatura da água até 100°C. Nesta temperatura inicia-se a vaporização. Então, se a massa de água continua a receber calor, a energia recebida é usada novamente em uma nova mudança de estado físico.
Terminada a vaporização, a energia recebida altera a agitação das moléculas, aumentando a temperatura do vapor d’água.
Esse comportamento pode ser representado através de um gráfico denominado curva de aquecimento.
AB – corpo no estado sólido
BC – fusão
CD – corpo no estado líquido
DE – ebulição
EF – corpo no estado gasoso
Os trechos AB, CD e EF no diagrama representam o aquecimento nos estados sólido, líquido e gasoso, respectivamente. Nesses trechos, o calor trocado é sensível, pois o corpo apenas varia sua temperatura, portanto a expressão que deve ser utilizada nesses trechos será:
Q = m.c.Dq
Q1, Q3 e Q5 ® calor sensível
Os trechos BC e DE representam a fusão e a ebulição da substância. Note que, nesses trechos, a temperatura não varia, portanto a expressão que deve ser utilizada será:
Q = m.L
Q2 e Q4 ® calor latente
Exercícios resolvidos
Determine a quantidade de calor necessária para transformar 20 g de gelo à -30°C em 20 g de vapor d’água à 120°C.
Dados: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g.°C
Calor latente de fusão = 80 cal/g
Calor específico da água = 1,0 cal/g.°C
Calor latente de vaporização = 540 cal/g
Calor específico do vapor d’água = 0,5 cal/g.°C
Aquecendo o gelo até 0°C:
Q = m . c . Dq
Q1 = 20 . 0,5 . 30
Q1 = 300 cal
Fundindo o gelo:
Q = m . L
Q2 = 20 . 80
Q2 = 1600 cal
Aquecendo a água de 0°C até 100°C:
Q = m . c . Dq
Q3 = 20 . 1 . 100
Q3 = 2000 cal
Vaporizando a água:
Q = m . L
Q4 = 20 . 540
Q4 = 10800 cal
Aquecendo o vapor d’água de 100°C até 120°C:
Q = m . c . Dq
Q5 = 20 . 0,5 . 20
Q5 = 200 cal
Calor total:
QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
QT = 300 + 1600 + 2000 + 10800 + 200
QT = 14.900 cal
Resposta: São necessárias 14.900 calorias.
