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Dificuldade: fácil

Com o objetivo de estabelecer o balanço energético de um sistema gelo + água líquida, um grupo de alunos realizou uma experiência, na qual adicionou $30,0 \mathrm{~g}$ de gelo fragmentado, à temperatura de $0,0^{\circ} \mathrm{C}$, a $260,0 \mathrm{~g}$ de água líquida, a $20,0^{\circ} \mathrm{C}$.

Os alunos consultaram tabelas de constantes físicas e registaram os seguintes valores:

$c_{\text {água liquida (capacidade térmica mássica da água líquida) }}=4,18 \times 10^{3} \mathrm{~J} \mathrm{~kg}^{-1}{ }^{\circ} \mathrm{C}^{-1}$

$\Delta H_{\text {fusão gelo }}$ (variação de entalpia (ou calor) de fusão do gelo) $=3,34 \times 10^{5} \mathrm{~J} \mathrm{~kg}^{-1}$

Com base nos resultados obtidos experimentalmente, os alunos estabeleceram o balanço energético do sistema.

Questão:

Os alunos calcularam a energia recebida pelo gelo, desde que este foi adicionado à água líquida até toda a mistura ter ficado à mesma temperatura de $11,0^{\circ} \mathrm{C}$, tendo obtido $1,140 \times 10^{4} \mathrm{~J}$.

Calcularam também a energia cedida pela água líquida, inicialmente a $20,0^{\circ} \mathrm{C}$, no mesmo intervalo de tempo. Com base nos resultados obtidos, concluíram que, naquele intervalo de tempo, tinha ocorrido transferência de energia entre o sistema considerado e o exterior.

Conclua, justificando, em que sentido terá ocorrido aquela transferência de energia.

Apresente todas as etapas de resolução.

Fonte: Exame - 2014, 2ª fase

Resumos

Tabela Periódica

Formulário

Fonte: IAVE

Resolução do Exercício:

Para o sistema gelo + água:

$\rightarrow$ Energia recebida pelo gelo:

$E_{1}=1,140 \times 10^{4} \mathrm{~J}$

$\rightarrow$ Energia cedida pela água:

$E_{2}=m_{\text {água }} c \Delta T=0,260 \mathrm{~kg} \times 4,18 \times 10^{3} \mathrm{~J}^{\circ} \mathrm{C}^{-1} \mathrm{~kg}^{-1} \times(11-20)^{\circ} \mathrm{C}^{-1}=E_{2}=-0,9594 \times 10^{4} \mathrm{~J}$

A variação de energia interna do sistema é $\Delta U=E_{1}+E_{2}=1,140 \times 10^{4}-0,9594 \times 10^{4}=+0,181 \times 10^{4} \mathrm{~J}$

A variação de energia interna do sistema é positiva, $\Delta U>0$, então o sistema recebeu energia do exterior. Assim, houve energia que se transferiu do exterior (ambiente) para o sistema gelo + água.

Fonte: Fisquisilva

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:

(A) Processo 1: Cálculo da energia cedida pela água líquida, inicialmente a $20,0{ }^{\circ} \mathrm{C}$, no intervalo de tempo considerado $\left(E=9,781 \times 10^3 \mathrm{~J}\right)$ [5 pontos] OU Cálculo da variação de energia da água líquida, inicialmente a $20,0^{\circ} \mathrm{C}$, no intervalo de tempo considerado $\left(\Delta E=-9,781 \times 10^3 \mathrm{~J}\right)$ OU Processo 2: Cálculo da diminuição de temperatura que a água líquida, inicialmente a $20,0{ }^{\circ} \mathrm{C}$, sofreria se tivesse cedido toda a energia recebida pelo gelo $\left(10,5^{\circ} \mathrm{C}\right)$

(B) Processo 1: Comparação da energia recebida pelo gelo com a energia cedida pela água líquida, inicialmente a $20,0^{\circ} \mathrm{C}$, no intervalo de tempo considerado $\left(1,140 \times 10^4 \mathrm{~J}>9,781 \times 10^3 \mathrm{~J}\right)$ [5 pontos] OU Demonstração de que a energia interna do sistema aumentou, no intervalo de tempo considerado OU Cálculo da energia necessária à fusão completa do gelo e comparação desta energia com a energia cedida pela água líquida, inicialmente a $20,0^{\circ} \mathrm{C}$, no intervalo de tempo considerado $\left(1,002 \times 10^4 \mathrm{~J}>9,781 \times 10^3 \mathrm{~J}\right)$ OU Processo 2 : Comparação da diminuição de temperatura que a água líquida sofreria com a diminuição de temperatura real, no intervalo de tempo considerado $\left(10,5^{\circ} \mathrm{C}>9,0^{\circ} \mathrm{C}\right)$

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Questão:

Resolução do Exercício:

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:

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