Uma amostra de gelo sob pressão atmosférica, com massa m=720 g, está inicialmente a uma temperatura de -10,0^circ C. Essa amostra é aquecida, passa para o estado liquido e continua sendo aquecida até atingir uma temperatura de 15,0^circ C. Dados: c >=lo =2220 J / kg K, LF=333 kJ / kg, c agua =4190 J / kg K.
Determine a quantidade de calor que deve ser fornecida para essa amostra de modo a fazê-la passar da temperatura inicial de -10,0^circ C para a temperatura final de 15,0^circ C.

Passo 1

Então, o exercício diz que temos 720 g de gelo a –10 °C e queremos aquecer até 15 °C, passando pelo derretimento. O conteúdo aqui é calorimetria: a gente vai usar a fórmula do calor sensível
Q = m,c,De
e a do calor latente na fusão
Q = m,LF
Pra resolver, vamos dividir em 3 etapas:
  1. aquecer o gelo de –10 °C até 0 °C;
  2. derreter o gelo a 0 °C;
  3. aquecer a água de 0 °C até 15 °C.

Passo 2

Aquecendo o gelo de –10 °C a 0 °C
Aqui usamos calor sensível no estado sólido:
Q1 = m,c>=lo,De
Onde
m = 0{,}720 kg,
Q1 = 0,720 times 2220 times 10 = 15,984 J ,
.
Então

Passo 3

Fusão do gelo a 0 °C
Agora o estado não muda de temperatura, muda de fase:
Q2 = m,LF
com Q2 = 0,720 times 333,000 = 239,760 J .

Passo 4

Aquecendo a água de 0 °C a 15 °C
De novo calor sensível, agora com Q3 = m,cágua,Deá e :
á

Passo 5

Somando todas as energias
Qtotal = Q1 + Q2 + Q3 = 15,984 + 239,760 + 45,252 = 300,996 J

Resposta

A quantidade de calor fornecida deve ser, aproximadamente, .

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