No instante
uma fonte térmica, com potência constante, passa a fornecer calor a um bloco de gelo, inicialmente à temperatura de
. No instante
o gelo atinge a temperatura de
e vai começar a se fundir. Sabendo que o calor específico sensível do gelo vale
e o calor específico latente de fusão do gelo vale
, 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:
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
.
- Calor sensível usado para esquentar o gelo de –10 °C até 0 °C:
- 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):
O tempo
necessário é
Repare que a massa
cancela, chi-chi, sem complicação.
Passo 4
Então, a fusão termina em
Resposta
A fusão do gelo termina no instante
minutos após o início (ou seja, 2 h 50 min).