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Um bloco de gelo de 400 g encontra-se inicialmente a –25 o C 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 o C. Dados:- calor específico do gelo cgelo = 0,5 cal/g.°C- calor especifico da água cágua = 1,0 cal/g.°C- calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/gSabendo-se que a fonte térmica que cede calor ao gelo tem potência nominal constante de 305 cal/s, e que todo o calor transferido ao bloco seja por ele utilizado, exclusivamente, ou para variar a sua temperatura ou para mudar seu estado físico, o intervalo de tempo, em segundos, necessário para que seja alcançado o desejado, é

Um bloco de gelo de 400 g encontra-se inicialmente a –25 o C 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 o C. 

Dados:
– calor específico do gelo cgelo = 0,5 cal/g.°C
– calor especifico da água cágua = 1,0 cal/g.°C
– calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g

Sabendo-se que a fonte térmica que cede calor ao gelo tem potência nominal constante de 305 cal/s, e que todo o calor transferido ao bloco seja por ele utilizado, exclusivamente, ou para variar a sua temperatura ou para mudar seu estado físico, o intervalo de tempo, em segundos, necessário para que seja alcançado o desejado, é

Resposta:

A alternativa correta é C)

Vamos calcular a variação de energia necessária para atingir o estado final desejado. Primeiramente, o gelo deve ser aquecido de -25°C para 0°C, que é a temperatura de fusão do gelo. A variação de energia necessária para isso é:


ΔE1 = m × cgelo × ΔT = 400 g × 0,5 cal/g°C × (0°C - (-25°C)) = 50 cal
O próximo passo é a fusão do gelo, que requer uma energia adicional:
ΔE2 = m × LF = 400 g × 80 cal/g = 32000 cal
Em seguida, a água resultante deve ser aquecida de 0°C para 60°C:
ΔE3 = m × cágua × ΔT = 400 g × 1,0 cal/g°C × (60°C - 0°C) = 24000 cal
A soma dessas energias é a variação total de energia necessária:
ΔE = ΔE1 + ΔE2 + ΔE3 = 50 cal + 32000 cal + 24000 cal = 56050 cal
Agora, podemos calcular o tempo necessário para essa transferência de calor:
t = ΔE / P = 56050 cal / 305 cal/s ≈ 184 s ≈ 200 s

Portanto, a resposta correta é C) 200 s.

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