Exercícios: Cálculos com a expressão Q = m × L

A entalpia mássica de fusão do gelo é $L_f = 334\ \text{kJ/kg}$: é a energia necessária para fundir $1\ \text{kg}$ de gelo já a $0\ \celsius$, sem variação de temperatura. A energia envolvida numa mudança de estado, à temperatura constante, calcula-se com $Q = m \cdot L$.

1. a) Calcula a energia necessária para fundir $2,0\ \text{kg}$ de gelo a $0\ \celsius$.
2. b) Calcula a energia necessária para fundir $500\ \text{g}$ de gelo a $0\ \celsius$.
3. c) Durante a fusão, a temperatura mantém-se a $0\ \celsius$ apesar de o sistema continuar a receber energia. Explica para onde vai essa energia.

A entalpia mássica de vaporização da água é $L_v = 2260\ \text{kJ/kg}$. Numa cozinha, uma chaleira elétrica contém água a ferver a $100\ \celsius$.

1. a) Calcula a energia necessária para vaporizar $0,250\ \text{kg}$ dessa água.
2. b) Determina a massa de água que se vaporiza se a chaleira fornecer $1130\ \text{kJ}$, admitindo que não há perdas de energia.
3. c) Compara o valor de $L_v$ com a entalpia mássica de fusão do gelo ($334\ \text{kJ/kg}$) e justifica a grande diferença em termos do que acontece às moléculas de água em cada mudança de estado.

Os bombeiros alertam que as queimaduras provocadas por vapor de água a $100\ \celsius$ são mais graves do que as provocadas pela mesma massa de água a ferver. Dados: capacidade térmica mássica da água líquida, $c = 4,18\ \text{kJ}/(\text{kg}\cdot\celsius)$; entalpia mássica de vaporização, $L_v = 2260\ \text{kJ/kg}$.

1. a) Calcula a energia libertada quando $10\ \text{g}$ de vapor de água a $100\ \celsius$ se condensam sobre a pele, passando a água líquida a $100\ \celsius$.
2. b) Calcula a energia libertada quando esses $10\ \text{g}$ de água líquida arrefecem de $100\ \celsius$ até $40\ \celsius$.
3. c) Compara as duas energias calculadas e explica o alerta dos bombeiros.