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Uma compressa contém 200 g de gelo à temperatura de 0 oC. Se uma fonte transmite calor a essa compressa a uma taxa de 3,33 kJ/min, onde 1 kJ = 103 J, em quanto tempo todo o gelo se derreterá, com a temperatura final permanecendo em 0 oC? Dado: calor latente de fusão do gelo L = 333 kJ/kg.
Uma compressa contém 200 g de gelo à temperatura
de 0 oC. Se uma fonte transmite calor a essa
compressa a uma taxa de 3,33 kJ/min, onde 1 kJ =
103 J, em quanto tempo todo o gelo se derreterá, com
a temperatura final permanecendo em 0 oC? Dado:
calor latente de fusão do gelo L = 333 kJ/kg.
de 0 oC. Se uma fonte transmite calor a essa
compressa a uma taxa de 3,33 kJ/min, onde 1 kJ =
103 J, em quanto tempo todo o gelo se derreterá, com
a temperatura final permanecendo em 0 oC? Dado:
calor latente de fusão do gelo L = 333 kJ/kg.
- A)5,0 min
- B)10 min
- C)15 min
- D)20 min
- E)25 min
Resposta:
A alternativa correta é D)
Para resolver esse problema, precisamos calcular a quantidade de calor necessário para derreter todo o gelo. Como a temperatura final permanece em 0°C, todo o calor fornecido será utilizado para a fusão do gelo. A quantidade de calor necessária para derreter 1 kg de gelo é igual ao calor latente de fusão do gelo, que é de 333 kJ/kg. Como a compressa contém 200 g de gelo, a quantidade de calor necessária para derreter todo o gelo é:Q = m x L = 0,2 kg x 333 kJ/kg = 66,6 kJAgora, precisamos calcular o tempo necessário para fornecer essa quantidade de calor. A taxa de fornecimento de calor é de 3,33 kJ/min, então o tempo necessário é:t = Q / taxa de fornecimento de calor = 66,6 kJ / 3,33 kJ/min = 20 minPortanto, a resposta correta é D) 20 min.
É importante notar que, nesse problema, a temperatura do gelo permanece constante em 0°C durante todo o processo de derretimento, pois todo o calor fornecido é utilizado para a fusão do gelo. Isso é uma característica importante da mudança de fase de sólido para líquido.
Além disso, é fundamental lembrar que a unidade de medida utilizada para a taxa de fornecimento de calor é kJ/min, e não kJ/s. Isso é importante para evitar erros na conversão de unidades.
Em resumo, para resolver problemas que envolvem a mudança de fase de substâncias, é fundamental conhecer os conceitos de calor latente de fusão e de vaporização, além de saber como aplicá-los em problemas práticos.
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