Questão 2
Ainda não respondida Vale 1,0 ponto(s).
Uma forma de cubos de gelo com massa desprezível contém
de água a
. A quantidade de calor necessária para solidificar toda a água é
. Considere os seguintes dados: calor latente de fusão do gelo igual a
; calor específico da água igual a
; calor específico do gelo igual a
.
Escolha uma opção:
Verdadeiro ◯
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede para decidir se a afirmação é verdadeira ou falsa.
- massa da água:
. - temperatura inicial da água:
. - quantidade de calor afirmada:
. - calor latente de fusão do gelo:
. - calor específico da água líquida:
. - calor específico do gelo:
.
O que se pergunta: “A quantidade de calor necessária para solidificar toda a água (partindo de
) é
?” — escolher Verdadeiro ou Falso.
Passo 2
Identificação do processo físico e fórmula para resfriamento até
.
Para solidificar a água que está a
é preciso, em ordem:
- resfriar a água líquida de
até ; - congelar a água a
(liberação do calor latente).
A fórmula para a quantidade de calor trocada ao resfriar ou aquecer uma massa é
onde
é a massa,
é o calor específico (unidade
) e
é a variação de temperatura (
). Aqui, para resfriamento de
a
temos
; o sinal negativo indica que calor é liberado, mas ao comparar magnitudes usaremos valores positivos das energias liberadas.
Calculemos a energia liberada ao resfriar a água até
:
Agora os cálculos passo a passo:
Passo 3
Fórmula e cálculo do calor latente necessário para congelar a água a
.
A quantidade de calor associada à mudança de fase (congelamento) é
onde
é o calor latente de fusão (energia por unidade de massa para mudar fase líquido↔sólido).
Calculemos:
Passo 4
Energia total necessária e comparação com o valor afirmado.
A energia total liberada para levar a água de
a gelo a
é a soma das duas contribuições:
Comparando com o valor afirmado:
Observa-se que
é bem maior que
. Note também que
é praticamente igual a
(o calor latente) — isto é, o valor dado corresponde somente à energia de mudança de fase, ignorando o resfriamento inicial da água de
até
. O calor específico do gelo
não foi usado porque o enunciado não exige resfriar o gelo abaixo de
.
Passo 5
Conclusão final: a afirmação é falsa porque o calor total necessário (resfriamento + fusão) é aproximadamente
, não
.
Resposta
Falso