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Física

ITA 2006 Física — Questão 7

Um bloco de gelo com 725 g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50 kg de água a uma temperatura de 5,0 ∘C5{,}0\,^\circ\mathrm{C}, verificando-se um aumento de 64 g na massa desse bloco, uma vez alcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor específico da água (c=1,0 cal/g ∘Cc = 1{,}0\ \mathrm{cal/g\,^\circ C}) o dobro do calor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g. Desconsiderando a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do gelo.

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Gabarito do ITA 2006 Física, questão 7: alternativa B

−48,6 ∘C-48{,}6\,^\circ\mathrm{C}

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você lê o "aumento de 64 g na massa do gelo" como água que congelou, o que fixa o equilíbrio em 0 °C e acrescenta um calor latente cedido pela água.

Por onde começar · passo 1 de 4

Interprete o aumento de massa

Se o bloco de gelo ficou 64 g mais pesado, o que aconteceu com parte da água?

64 g de água solidificaram. Como gelo e água coexistem no final, a temperatura de equilíbrio é exatamente 0 ∘0\ ^\circC. Nenhuma parte do gelo original fundiu (se fundisse, a massa não aumentaria).

A armadilha

Quem esquece que 64 g de água congelaram (e cederam calor latente) usa só o resfriamento da água e marca a C; quem usa c = 1 para o gelo marca a D; quem esquece o resfriamento de 5 °C marca a E.

Quem cai nela marca C, D, E.

0cal5000cal10000cal15000cal12500512017620
água 5→0 °C
64 g congelam
gelo θ→0 °C
O calor que o gelo absorve (17 620 cal) é a soma do resfriamento da água com o congelamento dos 64 g.

Na resolução completa vêm os outros 3 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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