Uma massa de gelo m=900 g está a uma temperatura inicial T,=-10^circ C. (a) Que quantidade de calor o gelo deve absorver para passar ao estado líquido a uma temperatura de 0^circ C? (b) Após absorver uma certa forma de calor, quais serão o estado final da massa de gelo e (c) a temperatura final da amostra? (3,0)

Passo 1

O enunciado fala de uma massa de gelo de m=900 g=0,9 kg à temperatura inicial ;Ti=-10^circC.
Queremos saber (a) o calor necessário para obter água líquida a 0^circC, e depois (b) qual será o estado final e (c) a temperatura final.
Para resolver precisamos de:
– Calor específico do gelo, digamos crm >=lo=2,1times10^3;J/(kgcdot^circ C).
– Calor latente de fusão do gelo, dado como Lf=3,0times10^5;J/kg.

Passo 2

Primeiro aquecemos o gelo de -10^circC até 0^circC. O calor necessário é
Q1 = m,crm >=lo,De<a T =0,9;kgtimes2,1times10^3;J/(kgcdot^circ C)times(0-(-10))^circC
Q1 =0,9times2,1times10^3times10 =1,89times10^4;J

Passo 3

Em seguida, fundimos todo o gelo a 0^circC. O calor de fusão é
Q2 = m,Lf =0,9;kgtimes3,0times10^5;J/kg =2,70times10^5;J

Passo 4

O calor total para chegar a água líquida a 0^circC é
Qrm total=Q1+Q2 =1,89times10^4+2,70times10^5 =2,889times10^5;J approx2,9times10^5;J

Passo 5

Após absorver esse calor Qrm total, toda a amostra estará no estado líquido e sua temperatura ficará em 0^circC, pois usamos exatamente o calor de aquecimento e fusão sem sobrar energia para aquecer a água.

Resposta

(a) Qrm totalapprox2,9times10^5;J
(b) Estado final: água líquida.
(c) Temperatura final: 0^circC

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