Qual a variação de energia sofrida pela água (gelo), entre o estado inicial e o estado final de equilíbrio?

Passo 1

Beleza, então a gente tem uma questão que pergunta qual é a variação de energia que a água em forma de gelo sofre quando vai do estado inicial até o estado final de equilíbrio. Isso envolve tópicos de termodinâmica, especificamente sobre troca de calor durante mudanças de fase. Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a quantidade de calor envolvida na mudança de fase do gelo para a água.

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar se o gelo está derretendo completamente ou apenas aquecendo até o ponto de fusão. Vamos assumir que o gelo está derretendo completamente até virar água na mesma temperatura. A energia envolvida nesse processo é chamada de calor latente de fusão.

Passo 3

O calor latente de fusão ( De) é a quantidade de energia necessária para transformar uma quantidade de substância do estado sólido para o líquido sem alterar sua temperatura. A fórmula para calcular a variação de energia ( ) é:
onde:
  • é a massa do gelo
  • é o calor latente de fusão da água

Passo 4

Vamos detalhar cada parte da fórmula:
  • Massa ( ): É a quantidade de gelo que está sendo derretida. Essa informação geralmente é fornecida no problema ou precisa ser medida.
  • Calor Latente de Fusão ( ): Para a água, é aproximadamente . Isso significa que para cada grama de gelo que derrete, são necessários 334 joules de energia.

Passo 5

Agora, vamos aplicar a fórmula. Suponha que temos De de gelo. Então:
Isso significa que são necessários 33.400 joules de energia para transformar 100 gramas de gelo em água na mesma temperatura.

Resposta

A variação de energia sofrida pela água (gelo) para atingir o estado final de equilíbrio é dada por . Por exemplo, para 100 g de gelo, a energia necessária é 33.400 J.

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