Uma forma de evitar que os objetos que se encontram no interior de uma garagem congelem em uma noite fria de inverno, na qual a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento da água, é colocar uma banheira velha com água na garagem. Se a massa da água é 125 kg e a temperatura inicial é . Que energia a água deve transferir para o ambiente para se transformar totalmente em gelo? R:

Passo 1

Vamos lá, o problema fala sobre evitar que os objetos numa garagem congelem durante uma noite fria colocando uma banheira com água. A gente tem 125 kg de água a uma temperatura inicial de . A questão quer saber quanta energia a água precisa transferir para o ambiente para virar gelo totalmente. Para resolver isso, vamos usar conceitos de calor específico e calor latente de fusão.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender que para transformar a água em gelo, o processo ocorre em duas etapas:
  1. Resfriamento da água até o ponto de congelamento.
  2. Mudança de fase da água líquida para gelo sólido.
Vamos calcular cada uma dessas etapas separadamente.

Passo 3

Etapa 1: Resfriamento da água até
Para resfriar a água, usamos a fórmula do calor sensível:
Onde:
  • é a massa da água (125 kg)
  • é o calor específico da água ( )
  • é a variação de temperatura ( )

Passo 4

Vamos calcular :

Passo 5

Etapa 2: Mudança de fase da água para gelo
Após resfriar a água até , precisamos remover mais energia para que a água mude de fase para gelo. Aqui, usamos o calor latente de fusão:
Onde:
  • é o calor latente de fusão da água ( )

Passo 6

Vamos calcular :

Passo 7

Total de energia transferida
Agora, somamos as energias das duas etapas para encontrar a energia total que a água deve transferir para virar gelo:

Resposta

A água deve transferir aproximadamente para o ambiente para se transformar totalmente em gelo.

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