Questão 20
UNESP 2017
(UNESP - 2017 - 2ª fase)
Um bloco de gelo de massa 200 g, inicialmente à temperatura de –10º C, foi mergulhado em um recipiente de capacidade térmica 200 cal/ºC contendo água líquida a 24 ºC. Após determinado intervalo de tempo, esse sistema entrou em equilíbrio térmico à temperatura de 4 ºC.
O gráfico mostra como variou a temperatura apenas do gelo, desde sua imersão no recipiente até ser atingido o equilíbrio térmico.
Considerando as informações contidas no gráfico e na tabela, que o experimento foi realizado ao nível do mar e desprezando as perdas de calor para o ambiente, calcule a quantidade de calor absorvido pelo bloco de gelo, em calorias, desde que foi imerso na água até ser atingido o equilíbrio térmico, e calcule a massa de água líquida contida no recipiente, em gramas, antes da imersão do bloco gelo.
Gabarito:
Resolução:
A quantidade de calor que o gelo recebeu é dada pela soma dos calores recebidos nas três etapas: Aquecimento até a temperatura de fusão, fusão e aquecimento até 4 graus.
O calor recebido é dado por:
Em que m é a massa da substância , c o calor específico, L o calor latente e a variação da temperatura.
Agora, no equilibrio, a soma do calor recebido por cada elemento do sistema é nulo:
Lembrando que a capacidade térmica é dada pela multiplicação da massa pelo calor específico:
Então: