Question

2. João está preparando um almoço e deseja gelar 10 latas da sua bebida preferida. Ele então as coloca dentro de uma caixa com isolamento térmico perfeito e sobre elas despeja gelo que está a uma temperatura de 0°C. Considerando que as trocas de calor se dão, única e exclusivamente, entre o gelo e as latas, pode-se afirmar que o módulo do calor perdido pelas latas é igual ao módulo do calor recebido pelo gelo.

Sabendo que a temperatura inicial das latas é de 20°C que a capacidade térmica de cada lata é de 400cal/°C e que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, determine:
a)A quantidade de calor extraído das latas até elas atingirem a temperatura de 0°C. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item.

b)Calcule a massa de gelo necessária para baixar a temperatura das latas para 0 C.

Answer 1

Resposta:

a) A fórmula da quantidade de calor é Q = C · ∆T. Assim, considerando 10 latas, tem-se:

Q = 10 × C × ∆T = 10 · 400cal

◦C

· (0◦C − 20◦C) = Q = −80.000 cal

Portanto, a quantidade de calor extraído das latas até elas atingirem a temperatura de 0 ◦C é Q = −80000 cal.

b) Sabendo que o módulo do calor recebido (pelo gelo – calor latente) é igual ao módulo do calor perdido (pelas latas),

então

 

 

 

 

Qrecebido gelo

 

 

 

 =

 

 

 

 

Qperdido latas

 

 

 

 

 

 

 

 

mgelo · L

fusão gelo

 

 

 

 = |C · ∆T| × 10

mgelo =

 

 

 

 

10 × 400

cal

◦C

· (0 − 20)[◦C]

 

 

 

 

80

cal

g

mgelo =

| − 80000 cal|

80

cal

g

= 1000 g = 1 kg

Portanto, a massa de gelo necessária para baixar a temperatura das latas para 0 ◦C é m = 1000 g ou m = 1 kg

Explicação: