Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

UFF, Física III, P1 - 2017.1, Questão 14

Um pedaço de gelo ( T = - 20 ° C ) é adicionado a um recipiente termicamente isolado contendo água fria a T = 0 ° C . O que acontece no recipiente?

A) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total diminui

B) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total não muda

C) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total aumenta

D) Parte ou todo o gelo derrete até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total aumenta

E) Parte ou todo o gelo derrete até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total diminui

Passo 1

Como a água está a 0 o C e vai entrar em contato com o gelo a uma temperatura menor, a água vai perder calor, e vai congelar parcial ou totalmente até alcançar o equilíbrio térmico.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Mas como saber se o volume vai aumentar ou diminuir?

Precisamos lembrar da densidade. A água é um dos pouco materiais em que o seu estado sólido (gelo) é menos denso que o líquido.

ρ g e l o < ρ á g u a

Como

ρ = m V

Se a densidade diminui, o volume aumenta.

Como a água vai virar gelo, densidade vai diminuir, então o volume vai aumentar!

Resposta

C) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total aumenta.

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