PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 78 da EEAR 2017

Exame de escolaridade · Física: Mudanças de estado físico e calor latente

– Um estudante irá realizar um experimento de física e precisará de 500\text{ g} de água a 0^\circ\text{ C}. Acontece que ele tem disponível somente um bloco de gelo de massa igual a 500\text{ g} e terá que transformá-lo em água. Considerando o sistema isolado, a quantidade de calor, em cal, necessária para que o gelo derreta será:
Dados: calor de fusão do gelo = 80\text{ cal/g. }^\circ\text{C}

  1. A
    40
  2. B
    400
  3. C
    4000
  4. D
    40000
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Resolução comentada

O gelo já está a 0^\circ\text{C}, então ele não precisa esquentar: todo o calor recebido serve só para mudar de estado, de sólido para líquido, sem variar a temperatura. Esse é o calor latente, dado por:

Q = m \cdot L

onde m é a massa que muda de estado e L é o calor latente de fusão. Na questão, a unidade do dado vem escrita como cal/g·°C, mas o certo é \text{cal/g}: a fusão ocorre a temperatura constante, e por isso não entra variação de temperatura.

  1. Massa de gelo: m = 500\ \text{g}.
  2. Calor latente de fusão: L = 80\ \text{cal/g}.
  3. Substituindo:
Q = 500 \cdot 80 = 40\,000\ \text{cal}

Como o sistema é isolado, todo esse calor é usado para derreter o gelo, sem perdas. Assim, Q = 4{,}0\times 10^{4}\ \text{cal}.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AErra a ordem de grandeza, ficando com 40 cal, como se usasse 0{,}08 cal/g ou dividisse a massa por mil.
  • BPerde duas casas decimais, como se multiplicasse 5 \cdot 80 ou usasse a massa em unidades erradas.
  • CPerde uma casa decimal na multiplicação 500 \cdot 80, obtendo 4000 em vez de 40000.

Assunto: Mudanças de estado físico e calor latente.

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Fonte: EEAR 2017 · CFS. Prova oficial ↗