Ao ser retirada do congelador, a garrafa plástica contém 1,0 kg de água em forma de gelo, a uma temperatura de –10 °C. Após certo tempo fora do congelador e à temperatura ambiente, a massa de gelo transforma-se em massa líquida à temperatura de 10 °C.

A resposta certa é a letra C) fundir totalmente o gelo é maior que a necessária para levar a água resultante a 10°C.

Para entender melhor essa questão, precisamos analisar a transformação de estado do gelo para água líquida. Inicialmente, temos 1,0 kg de gelo a -10°C. Ao retirá-lo do congelador e expô-lo à temperatura ambiente, o gelo começa a se transformar em água líquida a 10°C.

Para calcular a quantidade de calor necessária para essa transformação, precisamos considerar dois processos: o aumento de temperatura do gelo até o ponto de fusão (0°C) e a fusão do gelo em água líquida.

Para o primeiro processo, precisamos fornecer calor ao gelo para aumentar sua temperatura de -10°C para 0°C. A quantidade de calor necessária pode ser calculada pela fórmula:

Q = mcΔT

onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do gelo (1,0 kg), c é o calor específico do gelo (2,1 kJ/kg°C) e ΔT é a variação de temperatura (10°C).

Q = 1,0 kg × 2,1 kJ/kg°C × 10°C = 21 kJ

Para o segundo processo, precisamos fornecer calor latente de fusão ao gelo para transformá-lo em água líquida. A quantidade de calor necessária é igual ao produto da massa do gelo pela quantidade de calor latente de fusão:

Q = m × L

onde L é o calor latente de fusão do gelo (335 kJ/kg).

Q = 1,0 kg × 335 kJ/kg = 335 kJ

Portanto, a quantidade total de calor necessária para fundir completamente o gelo e levar a água resultante a 10°C é a soma das quantidades de calor necessárias para os dois processos:

Qtotal = 21 kJ + 335 kJ = 356 kJ

Essa é a quantidade de calor necessária para fundir completamente o gelo e levar a água resultante a 10°C, que é maior que a necessária para levar o gelo ao ponto de fusão.