ITA 2023 (2ª fase) — Questão 3

Um determinado sistema consiste em dois sólidos, A e B, cada qual com uma quantidade igual a 1 mol. Considere que os sólidos estão fisicamente separados, mas em contato térmico por meio de uma parede condutora de calor, a qual garante que estejam em equilíbrio térmico em todos os instantes. A temperatura inicial desse sistema é igual a $-10\ ^\circ\mathrm{C}$. O sistema é aquecido até atingir a temperatura de $20\ ^\circ\mathrm{C}$. A temperatura de fusão de A é igual a $0\ ^\circ\mathrm{C}$ e a de B é igual a $10\ ^\circ\mathrm{C}$. Considere ainda os dados a seguir.

I. Variação de entalpia de fusão, de A, $\Delta H_{\text{fusão}}(\mathrm{A}) = 1\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$, e de B, $\Delta H_{\text{fusão}}(\mathrm{B}) = 2\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}}$;

II. Capacidade calorífica molar sob pressão constante, de A sólido, $C_{p,\text{sólido}}(\mathrm{A}) = 30\ \mathrm{J\ mol^{-1}\ K^{-1}}$, e de B sólido, $C_{p,\text{sólido}}(\mathrm{B}) = 20\ \mathrm{J\ mol^{-1}\ K^{-1}}$;

III. Capacidade calorífica molar sob pressão constante, de A líquido, $C_{p,\text{líquido}}(\mathrm{A}) = 50\ \mathrm{J\ mol^{-1}\ K^{-1}}$, e de B líquido, $C_{p,\text{líquido}}(\mathrm{B}) = 100\ \mathrm{J\ mol^{-1}\ K^{-1}}$.

Desenhe um gráfico da temperatura do sistema, em °C, em função da quantidade de calor fornecida, em kJ, indicando o fenômeno físico e o valor numérico da quantidade de calor fornecida em cada etapa do processo de aquecimento, até a temperatura final ser atingida.