No instante t0=0 uma fonte térmica, com potência constante, passa a fornecer calor a um bloco de gelo, inicialmente à temperatura de 10^circ C. No instante t1=10 min o gelo atinge a temperatura de 0^circ C e vai começar a se fundir. Sabendo que o calor específico sensível do gelo vale 0,50 cal / g^circ C e o calor específico latente de fusão do gelo vale 80 cal / g, podemos concluir que a fusão do gelo termina em que instante? Admita que todo o calor cedido pela fonte foi recebido pelo bloco de gelo.

Passo 1

Beleza, aqui a ideia é calorimetria: tem um bloco de gelo a –10 °C que recebe calor de uma fonte de potência constante. A gente sabe que em 10 min ele vai de –10 °C até 0 °C. Depois, continua recebendo calor pra derreter.
Conteúdo:
  • Calor sensível:
  • Calor latente de fusão:
  • Potência:
    O que precisamos: descobrir a potência da fonte no trecho de aquecimento, depois achar o tempo que leva para derreter tudo.

Passo 2

Primeiro, vamos achar a potência Q1 = m ;c;De.
  1. Calor sensível usado para esquentar o gelo de –10 °C até 0 °C: P = Q1De
  2. Esse calor foi entregue em min, logo
Explicando: potência é a “taxa” de calor por tempo.

Passo 3

Agora, calor pra derreter o gelo todo (latente de fusão):
Q2 = m,L = m times 80;rm calrm g = 80,m;cal
O tempo De necessário é
Repare que a massa cancela, chi-chi, sem complicação.

Passo 4

Então, a fusão termina em
trm fim = t1 + De

Resposta

A fusão do gelo termina no instante minutos após o início (ou seja, 2 h 50 min).

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