(UEPG)Em um calorímetro ideal, termicamente isolado do exterior, coloca-se uma mistura de 200 g de água e 50 g de gelo a 0 °C, sob pressão de 1 atm. Dentro do calorímetro, encontra-se um aquecedor elétrico de massa e capacidade térmica desprezível e cuja potência é 800W.
Dados: calor específico da água = 1 cal/g.ºC;
calor latente de fusão do gelo (pressão de 1 atm) = 80 cal/g;
1 cal = 4J.
Em relação ao enunciado, assinale o que for correto.
01) A quantidade de calor necessária para derreter totalmente o gelo é 4000 calorias.
02) Em um intervalo de tempo de 11s, após o aquecedor ter sido ligado, 27,5g de gelo terá sido derretido.
04) O sistema terá uma temperatura de aproximadamente 10ºC, 20 s após o aquecedor ter sido ligado.
08) Se a pressão no interior do calorímetro fosse aumentada, o tempo necessário para derreter o gelo também aumentaria em consequência do aumento da temperatura de fusão do gel
Soluções para a tarefa
O calorímetro ideal não troca calor com o meio ambiente, ou seja, todo o calor fica retido dentro do calorímetro.
Dentro do calorímetro temos:
200 g de água
50 g de Gelo
Temperatura interna de 0ºC
Aquecedor elétrico com potência 800 W
Para a fusão completa da água dentro do calorímetro temos que:
Q = m . L
Q = 50 . 80 = 4.000 calorias
A Potencia fornecida pelo aquecedor é de 800 W, isso quer dizer que em 1 segundo é fornecido ao sistema 800 J de energia = 200 cal.
Para derreter a quantidade de água restante no calorímetro é necessário fornecer 4000 calorias, para isso é necessário 20 segundos.
Ou seja com 20 segundos após o aquecedor ligado o sistema receberá 4000 calorias. Essas calorias são a quantidade exata para derreter o gelo.
Para essas substâncias anômalas como a água, um aumento na pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão. Como sabemos, o gelo se funde a 0 ºC somente se a pressão sobre ele for de 1 atm. Se aumentarmos essa pressão, ele se fundirá a uma temperatura inferior a 0 ºC.
A resposta correta é somente a alternativa (01)