Question

Uma fonte de potência constante e igual a 400
cal/min fornece calor a um bloco de gelo com massa de
200 g, inicialmente à temperatura de –20 °C. Sabendo
que o sistema é aquecido a 50 °C, calcule o tempo gasto para o aquecimento, desprezando quaisquer perdas de
energia.

Answer 1

Calor Latente: para ser usada nas mudanças de fase: 

Q = m.L 

Onde, 

m = massa 
L = Calor Latente ou seja o calor Latente de fusão do gelo. 

Q = m.c.(Tf - Ti)  

Onde:
Q = Quantidade de calor (em calorias) 
m = massa 
c = calor específico 
Tf = Temperatura final 
Ti = Temperatura inicial 

Q1 = Energia necessária para elevar a temperatura de 200 g de gelo, à -20°C, até 0°C: 

Q1 = 200 . (0,5) . [ 0 - (-20) ] = 100.(20) = 2000 calorias. 

Resolução:

Q2 = Energia necessária para transformar 200 g de gelo em água líquida.
Lf = Calor Latente de Fusão do Gelo = 80 cal/g 

Q2 = 200 . 80 = 16000 calorias. 

Q3 = Energia necessária para se elevar a temperatura de 200 g de água, à 0°C, até 50 °C: 

Q3 = 200 . (1,0) . (50 - 0) = 200 . 50 = 10000 calorias. 

Total = Q1 + Q2 + Q3 = 2000 + 16000 + 10000 = 28000 calorias. 

Resposta:

Se a fonte fornece 400 calorias a cada minuto, para fornecer 28000 calorias, ela irá demorar: 

tempo t = 28000 / 400 = 280 / 4 = 70 minutos.