(
pontos): Um recipiente adiabático contém
de gelo com temperatura de
C. A massa do recipiente pode ser desprezada. Fornecemos calor ao sistema a uma taxa de
durante 300 min .
a)
Depois de quantos minutos o gelo começa a derreter?
b)
Depois de quantos minutos todo gelo vira água a zero grau?
c)
Qual é a temperatura final do sistema?
a)
b)
c)
Passo 1
O enunciado nos diz que num recipiente adiabático há
kg de gelo a
e que fornecemos calor a razão de
cal/min durante
min. Vamos usar as propriedades térmicas do gelo e da água:
cal/g
C,
cal/g,
cal/g
C,
e a fórmula do calor sensível e do calor latente
.
e a fórmula do calor sensível
Passo 2
Primeiro, calculamos o calor necessário para elevar o gelo de
a
.
A massa em gramas é g e
°C, logo
A massa em gramas é
Como a taxa é
cal/min, o tempo para chegar a
é
Passo 3
Em seguida, calculamos o calor para fundir todo o gelo a
:
O tempo de fusão é
Logo, contando desde o início, todo o gelo vira água a
em
Passo 4
O calor total fornecido em
min é
Deste,
cal foram usados até ter água a
. Sobra
para aquecer a água. Aplicando
, temos
logo
Resposta
a)
min
b) min
c)
b)
c)