Questão 27
AFA 2023
(AFA - 2023)
Nas questões de Física, quando necessário, utilize:
- aceleração da gravidade:
- calor específico da água:
- calor latente de fusão do gelo:
- temperatura de fusão do gelo:
- densidade do gelo:
- densidade da água:
Um cubo de gelo está completamente submerso em 3,45 kg de água e preso por meio de um fio ideal de capacidade térmica desprezível, ao fundo de um recipiente adiabático, conforme representado na figura seguinte:
Inicialmente, a água está a 16 ºC e o gelo a 0 ºC e observa-se uma tração no fio de 1,0 N.
Considere que ocorra troca de calor exclusivamente entre a água e o gelo e que, à medida em que o gelo derrete, o fio continue prendendo o cubo de gelo ao fundo do recipiente, sem exercer pressão sobre o gelo.
Nessas condições, ao ser atingido o equilíbrio térmico no interior do recipiente, a tração, em N, sentida pelo fio, será igual a
0
0,4
0,7
1
Gabarito:
0,4
Resolução:
Note que a força do fio depende apenas do peso e empuxo sofrido pelo gelo, que varia apenas com seu volume, logo basta descobrir os valores incial e final do gelo.
Da situação inicial temos que :
Calculemos agora o volume ao fim, para isso utilizaremos a conservação da energia trocada:
Daí, temos que que representa
por cento do valor inicial.
Como o expuxo e peso são linearmente dependentes do volume, , por conta disso temos que
também, logo
.
Portanto, a alternativa correta é a LETRA B.