Um bloco de gelo com uma massa de
está inicialmente a uma temperatura de
. Se
são fornecidos ao bloco de gelo, que está termicamente isolado, qual é a nova temperatura do material?
Passo 1
O enunciado descreve um bloco de gelo de massa
a uma temperatura inicial de
. Recebe
estando termicamente isolado. O material pode passar por três etapas: (1) aquecer gelo de
até
, (2) fusão total do gelo e (3) aquecer a água resultante acima de
. Vamos usar calor sensível (
) e calor latente (
).
Passo 2
Calcular o calor necessário para aquecer o gelo de
até
. O calor específico do gelo vale
. Logo,
Passo 3
Calcular o calor para fundir completamente o gelo a
. O calor latente de fusão vale
. Assim,
Passo 4
Somar as etapas 1 e 2 e comparar com o calor fornecido:
Como
é maior, todo gelo derrete e sobra energia para aquecer a água.
Passo 5
Calcular a energia restante após aquecer e fundir o gelo:
Passo 6
Usar o calor sensível da água para elevar sua temperatura acima de
. O calor específico da água vale
. Então,
Passo 7
Como a água parte de
e sofre aumento de
, a temperatura final é
Resposta
A nova temperatura do material é aproximadamente
.