Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.4 - Ex. 22
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 e a temperatura inicial é de Que energia a água deve transferir para o ambiente para congelar totalmente e qual é a menos temperatura possível da água e do ambiente até que isso aconteça?
Passo 1
A energia necessária envolve dois tipos de calores: o calor sensível (quando envolve mudança de temperatura) e calor latente (responsável pela mudança de fase). Dessa forma, a energia total é:
Passo 2
Vamos calcular os dois separadamente, mas antes precisamos de todos os dados:
- calor específico da água líquida:
- calor latente de fusão:
- massa da água:
- variação de temperatura:
Passo 3
Calculando o calor sensível:
Calculando o calor latente:
Passo 4
Agora é só somar os dois calores envolvidos:
Passo 5
Isso só é possível se a água estiver na temperatura na qual água e gelo podem coexistir, ou seja, na temperatura de congelamento, que para a água é .