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Uma amostra de água de massa $m$, inicialmente a $26^{\circ} \mathrm{C}$ e contida num recipiente, foi introduzida num congelador. Ao fim de um determinado intervalo de tempo, a temperatura da água estabilizou a $-20^{\circ} \mathrm{C}$.
Na tabela seguinte, estão registados os valores de algumas propriedades físicas da água.
Compare, quantitativamente, a energia envolvida na mudança de estado físico da amostra de água com a energia total envolvida nas variações de temperatura da amostra.
Apresente todas as etapas de resolução, explicitando todos os cálculos efetuados.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
A energia envolvida na mudança de estado físico da amostra pode ser calculada da seguinte forma:
$$E_{\text{m.estado}} = m\Delta h_{\text{fusão}} = 3,34 \times 10^5 ~\text{m J}$$E a energia envolvida na alteração da temperatura amostra, da seguinte forma:
$$|E_Q| = |E_{26°\text{C} \rightarrow 0°\text{C}}| + |E_{0°\text{C} \rightarrow -20°\text{C}}|$$$$E = mc\Delta \theta$$$$|E_{26°\text{C}\rightarrow 0°\text{C}}| = |m \times 4,18 \times 10^3 \times (0 – 26)| \approx 1,09 \times 10^5~\text{m J}$$$$|E_{0°\text{C} -20°\text{C}}| = |m \times 2,10 \times 10^3 \times (−20 − 0)| = 4,2 \times 10^4~\text{m J}$$$$|E_Q| = |E_{26°\text{C} \rightarrow 0°C}| + |E_{0°\text{C} \rightarrow -20°\text{C}}| = 1,09 \times 10^5 \text{ m} + 4,2 \times 10^4 \text{ m} \approx 1,51 \times 10^5\text{ m}$$Comparando as quantidades de energia envolvidas em cada processo, tem-se:
$$\frac{E_{\text{m.estado}}}{|E_Q|} = \frac{3,34 \times 10^5\text{ m}}{1,51 \times 10^5\text{ m}} \approx 2,2$$Resposta: A energia envolvida na mudança de estado da amostra é 2,2 vezes superior à energia envolvida na sua mudança de temperatura.
Fonte: Mestre Panda
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