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 (
) 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 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.