-22 Uma forma de evitar que os objetos que se encontram no interior de uma garagem congelem em uma noite fria de inverno, na qual a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento da água, é colocar uma banheira velha com água na garagem. Se a massa da água é 125 kg e a temperatura inicial é
, (a) que energia a água deve transferir para o ambiente para se transformar totalmente em gelo e (b) qual é a menor temperatura possível da água e do ambiente até que isso aconteça?
Passo 1
O enunciado nos dá uma massa de água
com temperatura inicial
e pergunta: (a) qual energia a água deve transferir para o ambiente para se transformar totalmente em gelo; (b) qual é a menor temperatura possível da água e do ambiente até que isso aconteça?
O conteúdo é calorimetria com calor sensível e calor latente. Vamos usar as fórmulas
O conteúdo é calorimetria com calor sensível e calor latente. Vamos usar as fórmulas
e
Passo 2
Primeiro, a água resfria de
até
. Usando
, temos
A quantidade de energia removida (em valor absoluto) é
.
Passo 3
Em seguida, a água se solidifica a
. Tomando
,
Passo 4
A energia total transferida para o ambiente é a soma das magnitudes de
e
:
Passo 5
Durante todo o congelamento a água permanece a
(não cai abaixo desse ponto até solidificar). O ambiente imediato, em contato com a água, também se manterá a
até o fim do processo. Portanto, a menor temperatura alcançada por ambos é
.
Resposta
(a)
(b)
(b)