Durante uma expedição ao polo Sul, um pesquisador precisou usar água líquida na temperatura de 50°C para fazer um determinado experimento. Para isso pegou 2kg de gelo que se encontravam à temperatura de -20°C e colocou numa fonte térmica que fornecia 20 kcal/min. Qual foi o tempo, em unidades do Sistema Internacional, que o pesquisador esperou para continuar o seu experimento?
Dados: calor específico do gelo = 0,5 cal/gOC
calor específico da água = 1 cal/gOC
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
- A) 500
- B) 640
- C) 720
- D) 840
- E) 900
Resposta:
A alternativa correta é letra D) 840
ALTERNATIVA CORRETA: LETRA D
Determinaremos a quantidades de calor necessário para a mudança de fase e elevação na temperatura:
A - Calor sensível: Gelo à -20°C até 0°C
Q_A=m.C_p.Delta T_A=2000.0,5.[0-(-20)]=20000~cal
B - Calor latente: Mudança de fase, gelo para água:
Q_B=m.L=2000.80=160000~cal
C - Calor sensível: Água à 0°C até 50°C
Q_C=m.C_p.Delta T_C=2000.1(50-0)=100000~cal
Calor Total do processo:
Q_{total}=Q_A+Q_B+Q_C=20000+160000+100000=280000~cal=280~kcal
Sabendo que a potência da fonte térmica é 20 kcal/min, determinaremos o tempo para gerar 280kcal.
Delta t = frac{280}{20}=14~min
ALTERNATIVA CORRETA: LETRA D
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