O manual de instalação de um refrigerador afirma que uma quantidade de 250 g de água, inicialmente a 23 ºC e sob pressão de 1,0 atm, demora cerca de 60 minutos para ser completamente congelada dentro do freezer. O calor específico da água líquida é 4,0 J/g °C, e o calor latente de fusão é 320 J/g. Dessa forma, a taxa média de perda de calor da água para o refrigerador é aproximadamente igual a
a) 6,4 W.
b) 22 W.
c) 29 W.
d) 383 W.
e) 1 300 W.

Passo 1

Então, vamos lá! O exercício fala sobre congelar 250 gramas de água que estão a 23 °C em um freezer. A gente precisa calcular a taxa média de perda de calor desse processo. Para resolver isso, vamos usar conceitos de calor específico e calor latente de fusão, que são parte da termodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o calor necessário para baixar a temperatura da água de 23 °C até 0 °C. A fórmula que usamos aqui é:
Q1 = m times c times De
Onde:
  • $ m = 250 , g $ (massa da água)
  • $ c = 4,0 , J/g°C $ (calor específico da água)
  • $ \Delta T = 23 , °C $ (variação de temperatura)
Fazendo a conta:
m = 250 , g

Passo 3

Agora, vamos calcular o calor necessário para congelar a água a 0 °C. Para isso, usamos o calor latente de fusão:
Q2 = m times L
Onde:
  • $ L = 320 , J/g $ (calor latente de fusão da água)
Então:
L = 320 , J/g

Passo 4

Somando os dois calores para achar o total de calor perdido:
Qtotal = Q1 + Q2 = 23.000 + 80.000 = 103.000 , J

Passo 5

A gente sabe que o tempo para esse processo foi de 60 minutos, que é igual a 3600 segundos. A taxa de perda de calor (potência) é calculada por:
Potência = Qtotalt = 103.0003600 approx 28,61 , W ê

Passo 6

Arredondando, a taxa média de perda de calor é aproximadamente 29 W.

Resposta

A taxa média de perda de calor é aproximadamente igual a 29 W, opção c).

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