Um bloco de gelo de 400 g encontra-se inicialmente a –25 ºC em um local ao nível do mar, em que a pressão atmosférica é de 1,0 atm. Deseja-se obter, ao final da transferência de calor para o bloco, água a 60 ºC.

Resposta: C) 200

Vamos calcular o tempo necessário para que o bloco de gelo atinja a temperatura de 60°C.

Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para que o gelo derreta completamente e atinja a temperatura de 0°C. Para isso, usamos a fórmula:

Q = mL

Onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do gelo (400g) e L é o calor latente de fusão do gelo (80 cal/g).

Substituindo os valores, obtemos:

Q = 400g * 80 cal/g = 32000 cal

Agora, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para que a água atinja a temperatura de 60°C. Para isso, usamos a fórmula:

Q = mcΔT

Onde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água (400g), c é o calor específico da água (1,0 cal/g°C) e ΔT é a variação de temperatura (60°C - 0°C = 60°C).

Substituindo os valores, obtemos:

Q = 400g * 1,0 cal/g°C * 60°C = 24000 cal

Agora, precisamos somar as duas quantidades de calor calculadas anteriormente para obter a quantidade total de calor necessária:

Q_total = 32000 cal + 24000 cal = 56000 cal

Finalmente, podemos calcular o tempo necessário para que a fonte térmica transfira essa quantidade de calor ao bloco de gelo. Para isso, usamos a fórmula:

t = Q / P

Onde t é o tempo, Q é a quantidade de calor total (56000 cal) e P é a potência nominal da fonte térmica (305 cal/s).

Substituindo os valores, obtemos:

t = 56000 cal / 305 cal/s ≈ 200 s

Portanto, o tempo necessário para que o bloco de gelo atinja a temperatura de 60°C é de aproximadamente 200 segundos.