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Questão 54519

UFRGS 2020
Física

(UFRGS - 2020)

No início do mês de junho de 2019, foram registradas temperaturas muito baixas em várias cidades do país. Em Esmeralda no Rio Grande do Sul, a temperatura atingiu -2°C e pingentes de água congelada formara-se em alguns lugares na cidade.

O calor específico do gelo é 2,1kJ/ left(kg. C ight ), e o calor latente de fusão da água é igual a 330 kJ/kg.

Sabendo que o calor específico da água é o dobro do calor específico do gelo, calcule a quantidade de calor por unidade de massa necessária para que o gelo a -2°C se transforme em água a 10°C.

A

355,2 kJ/kg

B

367,8 kJ/kg

C

376,2 kJ/kg

D

380,4 kJ/kg

E

384,6 kJ/kg

Gabarito:

376,2 kJ/kg



Resolução:

Esse processo ocorrerá em três etapas distintas. Devemos encontrar o calor por unidade de massa fornecido em cada etapa para encontrar o calor por unidade de massa total. Observe que a questão não nos dá a massa de gelo ou  água, já que a unidade pedida está em J por  unidade de massa. 

Aquecimento da temperatura até a fusão do gelo:

Q_{1} = m. c_{gelo} . Delta T

frac{Q_{1}}{m} = c_{gelo} . Delta T

 frac{Q_{1}}{m} = 2,1 . left(0 -left(-2 ight ) ight )

frac{Q_{1}}{m} = 4,2 kJ/ kg

 

Fusão do gelo

Q_{2} = m . L

frac{Q_{2}}{m} = L

frac{Q_{2}}{m} = 330 kJ/ kg

 

Aquecimento da água até 10°C

Q_{3} = m . c_{agua} . Delta T

frac{Q_{3}}{m} = c_{agua} . Delta T

frac{Q_{3}}{m} = 4,2 . left(10 - 0 ight )

frac{Q_{3}}{m} =42 kJ/kg

 

Dessa forma,

frac{Q_{total}}{m} = frac{Q_{1}}{m}+frac{Q_{2}}{m}+frac{Q_{3}}{m}

frac{Q_{total}}{m} = 376,2 kJ/kg

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