Em um recipiente termicamente isolado do exterior, coloca-se uma mistura de gelo e água a
, sob pressão normal. Fornecendo certa quantidade de calor à mistura, verifica-se que a temperatura não varia e o volume do sistema diminui
. (Dadas as densidades
e
e o calor latente de fusão do gelo
)
a) Explique a diminuição do volume do sistema.
b) Calcule a massa de gelo que se transforma em água líquida.
c) Determine a quantidade de calor recebida pela mistura. Resp: b)
a) Explique a diminuição do volume do sistema.
b) Calcule a massa de gelo que se transforma em água líquida.
c) Determine a quantidade de calor recebida pela mistura. Resp: b)
Passo 1
O enunciado descreve uma mistura de gelo e água a
em recipiente termicamente isolado; ao fornecer calor mantendo a temperatura constante, observa-se uma diminuição de volume de
. O conteúdo envolve mudança de fase (fusão) e variação volumétrica devido à diferença de densidades; usaremos as densidades e o calor latente para relacionar a massa fundida com a variação de volume e, em seguida, calcular o calor fornecido.
Passo 2
Quando o gelo funde sua densidade aumenta de
para
. Como água líquida ocupa menos volume que o gelo de mesma massa, o derretimento faz o volume total diminuir.
Passo 3
Supondo que massa
de gelo fusiona, o volume inicial de gelo era
e o volume final de água é
A redução de volume satisfaz
Substituindo
e
obtém-se
Passo 4
A energia absorvida na fusão é
Resposta
b)
c)
c)