Podemos afirmar que sobrará 0,6875kg de gelo sem derreter - letra C.
Explicação:
Essa questão trabalha o calor latente e o calor sensível, por haver, respectivamente, mudança de estado físico e variação de temperatura.
Revisão:
Para calcular o calor latente, ou seja, o calor empregado para mudar uma substância de estado físico, usamos:
Q = m . L
Para calcular o calor sensível, ou seja, o calor empregado para variar a temperatura de uma substância, usamos:
Q = m . c . ∆t
Sendo
Q = quantidade de calor
m = massa
L = calor de valorização ou fusão
c = calor específico
∆t = variação de temperatura ( final - inicial )
Sabendo disso tudo, vamos analisar a questão:
Análise:
Temos um sistema de gelo e água, e devemos achar a massa de gelo que a água quente consegue derreter. Nesse caso, a água pode doar calor até atingir 0° Celsius. E o gelo deve atingir 0° C a partir de sua temperatura inicial e iniciar a fusão. Vamos calcular a quantidade de calor necessário para cada situação.
Cálculos:
Quantidade de calor que pode ser cedido pela água:
Q = m . c . ∆t
Q = 5 . 1 . ( 0 - 40 )
Q = 5 . - 40
Q = - 200 Kcal ( o menos indica calor cedido )
Logo, a água pode ceder 200Kcal para o gelo derreter.
Calor necessário para o gelo atingir 0° e iniciar a fusão:
Usaremos 2 fórmulas, pois envolve a mudança de temperatura E a mudança de fase:
Q = m . c . ∆t
Q = 3 . 0,5 . ( 0 - ( -10 ) )
Q = 3 . 0,5 . 10
Q = 15Kcal
Q = m . l
Q = 3 . 80
Q = 240 Kcal
Q = 15 + 240
Q = 255kcal
Logo, o gelo necesita de 255 kcal para derreter por completo.
Compare os dois resultados: a água cede 200Kcal mas o gelo precisa de 255. Fica claro que o gelo não se derreterá por completo. Eliminamos assim a letra A.
Agora, vamos achar a massa de gelo que é derretida com as 200kcal cedidas pela água:
15kcal são usadas para o bloco de gelo atingir 0° C, então temos:
Q = m . L
200 - 15 = m . 80
185 = m . 80
m = 2,3125 Kg
Logo, 2,3125kg de gelo serão derretidos, e 0,69kg aproximadamente ficarão na forma de gelo.
Alternativa B é a correta.
Espero ter ajudado!
