Ciências da NaturezaTermologia (Calorimetria, Termodinâmica e Propagação de Calor)Médio

Questão de Termologia (Calorimetria, Termodinâmica e Propagação de Calor) — ENEM

Em uma pesquisa escolar sobre conservação de alimentos, estudantes investigam quanta energia é preciso fornecer para derreter o gelo usado em uma caixa térmica. Eles relembram que, durante uma mudança de estado, a temperatura permanece constante e o calor trocado é chamado calor latente, calculado por Q = m · L, em que m é a massa e L é o calor latente da transformação. Para a fusão do gelo a zero grau Celsius, o calor latente de fusão da água vale 80 calorias por grama. No experimento, os estudantes colocam exatamente 50 gramas de gelo, já a zero grau Celsius, e medem o calor necessário para transformá-lo totalmente em água líquida, ainda a zero grau Celsius, sem qualquer aumento de temperatura. Considerando o calor latente de fusão e a massa de gelo utilizada, qual é a quantidade de calor que deve ser fornecida para derreter completamente esse gelo?
A400 cal
B800 cal
C1 600 cal
D4 000 cal
E8 000 cal

Gabarito comentado

Durante uma mudança de estado, o calor recebido rompe ligações entre as partículas em vez de aumentar a temperatura, por isso ela fica constante. Esse calor latente (Q = m·L) explica por que o gelo mantém bebidas geladas: ele absorve energia ao derreter sem esquentar de imediato.

Resolução passo a passo

Na fusão, a temperatura não muda e o calor trocado é latente, dado por Q = m · L. A massa de gelo é m = 50 g e o calor latente de fusão da água é L = 80 cal/g. Substituindo, Q = 50 × 80 = 4 000 cal. O valor 400 cal usaria um calor latente de 8 cal/g, dez vezes menor; 800 cal corresponderia a 10 g de gelo; 1 600 cal sairia de 20 g; 8 000 cal dobraria a massa para 100 g. Apenas 4 000 cal combina corretamente a massa de 50 g com o calor latente de 80 cal/g, sendo a energia necessária para derreter todo o gelo sem variar a temperatura.

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