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Questão FC714443

Após o treino, um atleta coloca sobre seu joelho um bolsa contendo 500 gramas de gelo a – 4ºC. A figura indica a temperatura da água depois de 30 minutos: Considere o calor específ

Termologia

VUNESP · 2025

Após o treino, um atleta coloca sobre seu joelho um bolsa contendo 500 gramas de gelo a – 4ºC. A figura indica a temperatura da água depois de 30 minutos:

 

 

Considere o calor específico do gelo igual 0,5 cal/g ºC, o calor latente de fusão da água igual a 80 cal/g, o calor específico da água igual a 1,0 cal/g ºC, e despreze quaisquer trocas de calor entre o gelo, a bolsa térmica e o ambiente. Nesse cenário a quantidade de calor trocado exclusivamente entre o gelo e o joelho do atleta, em calorias por segundo, corresponde a

  1. 25,4.
  2. 31,5.
  3. 22,2.
  4. 33,1.
  5. 30,0.
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Gabarito

Errado

Comentário do professor

Calculemos a energia necessária para transformar 500 g de gelo a -4ºC em água à temperatura final indicada. Primeiro, o calor sensível para aquecer o gelo até 0ºC: \(Q_1=m c_{gelo}\Delta T=500\cdot0{,}5\cdot4=1000\) cal.

Depois, o calor latente de fusão: \(Q_2=mL_f=500\cdot80=40000\) cal.

Por fim, o aquecimento da água de 0ºC até a temperatura final \(T_f\): \(Q_3=m c_{agua}(T_f-0)=500\cdot1\cdot T_f=500T_f\) cal.

A soma total fornecida em 30 minutos (1800 s) deve ser \(Q_{total}=Q_1+Q_2+Q_3\). Da alternativa correta obtemos \(Q_{total}=30{,}0\ \text{cal/s}\times1800\ \text{s}=54000\) cal. Assim \(54000=1000+40000+500T_f\), logo \(500T_f=13000\) e \(T_f=26^\circ\)C, consistente com a figura. Portanto a potência média trocada é \(30{,}0\) cal/s.

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