Física e Química A – 10º Ano - Fisqui.net

Ano Lectivo: 2009/2010
REGISTO DOS DADOS OBTIDOS:
Física e Química A – 10º Ano
Actividade Laboratorial A.L.1.4 - Balanço energético num
sistema termodinâmico
Propostas de correcção
Água + gelo Água + água a 0 ºC
Θinicial da água = 16,3 ºC
massa de água = 120,6 g
massa de água + gelo = 139,7 g
massa de gelo = 19,1 g
Θfinal da mistura = 5,5 ºC
TRATAMENTO DOS DADOS:
1. Calcular:
Θinicial da água = 16,3 ºC
massa de água = 120,3 g
massa de água + água a 0 ºC = 139,7 g
massa de água a 0 ºC = 19,1 g
Θfinal da mistura = 13,7 ºC
1.1. a quantidade de energia recebida pelo gelo e pela água resultante do gelo fundido, sabendo:
ΔHfusão gelo = 3,33 x 10 5 Jkg -1
Q f
' � mgelo
x �Hfusão
� cáguax
mgelo
fundi do x (θ � 0)
Q’ = 19,1 x 10 -3 x 3,33 x 10 5 + 4,19 x 10 3 x 19,1 x 10 -3 x (5,5 - 0) = 6800 J = 6,8 x 10 3 J (Q’ > 0)
1.2. A quantidade de energia cedida pela água, sabendo:
cágua = 4,19 x 10 3 J/(kg.K)
Q � cáguax
máguax
( �f ��i)
Q = 4,19 x 10 3 x 120,6 x 10 -3 x (5,5 – 16,3) = -5457 J = -5,46 x 10 3 J (Q < 0)
2. Efectuar o balanço energético deste sistema termodinâmico.
Calcular a quantidade de calor dissipada, com base na Lei da Conservação da Energia.
Considerar que a quantidade de calor cedido pela água que se pretende arrefecer (Q) é igual à
quantidade de calor pelo gelo e pela água resultante da fusão (Q’) mais a quantidade de calor dissipada
(Qdissipada).
Q + Q’ + Qdissipada = 0 � -5,46 x 10 3 + 6,8 x 10 3 + Qdissipada = 0 � Qdissipada = - 1,34 x 10 3 J
1,
34x10
energia
dissipada �
6,
8x10
% 3
3
x100
� 19,
7%
1

3. Responder ás questões-problema.
É mais eficaz arrefecer uma certa massa de água com gelo à temperatura, aproximada, de 0 ºC do que utilizar
a mesma massa de água fria a essa temperatura.
Atenção:
No balanço energético ocorre dissipação de energia que é difícil de evitar:
- O recipiente que contém água que se pretende arrefecer não está isolado termicamente;
- Há perdas de calor quando se introduz o pedacinho de gelo nesse recipiente.
Por outro lado, o gelo não se encontra, rigorosamente, à temperatura de 0 ºC; no interior do cubo de gelo, a
temperatura é inferior a 0 ºC.
Fim
2