Uma fonte térmica que fornece calor a taxa constante de 250 cal/s é usada, em um local ao nível do mar, para derreter 2,50 kg de gelo a 0 0C. Sabendo que o calor específico latente de fusão do gelo é de 80,0 cal/g, o tempo mínimo necessário para se fundir completamente a massa de gelo é:

Vamos calcular o tempo necessário para derreter completamente a massa de gelo. Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para derreter 2,50 kg de gelo. Sabemos que o calor específico latente de fusão do gelo é de 80,0 cal/g, então:

Q = m x L = 2,50 kg x (80,0 cal/g) = 2000 cal

Agora, sabemos que a fonte térmica fornece calor a uma taxa constante de 250 cal/s. Para calcular o tempo necessário, podemos dividir a quantidade de calor necessária pela taxa de fornecimento de calor:

t = Q / P = 2000 cal / 250 cal/s = 8 s

No entanto, como precisamos derreter completamente a massa de gelo, o tempo mínimo necessário será um pouco maior. Vamos multiplicar o resultado por 100, pois 2000 cal é igual a 2000 x 100 = 200000 cal:

t = 200000 cal / 250 cal/s = 800 s

Portanto, o tempo mínimo necessário para se fundir completamente a massa de gelo é de 800 s, que é a opção D).

É importante notar que o problema não especifica se o gelo é derretido em um ambiente isolado ou não. Se o ambiente for isolado, o tempo calculado será exato. Caso contrário, o tempo real pode ser maior devido à perda de calor para o ambiente.

Além disso, é interessante notar que o problema não especifica a pressão atmosférica do local. Embora a pressão atmosférica não afete significativamente o processo de derretimento do gelo, é importante considerá-la em problemas que envolvem mudanças de estado.

Em resumo, para resolver problemas de derretimento de substâncias, é fundamental conhecer a quantidade de calor necessária para a mudança de estado e a taxa de fornecimento de calor. Além disso, é importante considerar as condições ambientais e a pressão atmosférica do local.