Mudanças de estado físico da matéria

por Jessie Sáb 06 Abr 2019, 20:36

(UTFPR) Um pouco de água a 20 ºC foi colocado em um copo contendo uma pedra de gelo. Pode-se afirmar que:

a) com o tempo o gelo resfria a água a 0 ºC e ele não derrete no processo.
b) a água aquece o gelo a 20 ºC derretendo-o no processo, sem que a água se resfrie.
c) enquanto a água e o gelo estão juntos no copo, o gelo derrete e a água se resfria em uma temperatura de 0 ºC.
d) o contato da água com o gelo força a água a se congelar a 20 ºC.
e) o contato da água com o gelo força o gelo a se congelar a 0º C.

Gabarito:

por **Giovana Martins** Sáb 06 Abr 2019, 20:46

A alternativa a) não faz sentido. A água, ao resfriar, fornece calor ao gelo (o calor flui da temperatura mais quente para a temperatura menos quente), logo, o mesmo naturalmente derreterá.

Quanto a alternativa b), a ideia é semelhante a do item a). Não faz sentido a água não resfriar já que há trocas de calor no sistema.

A alternativa c) é a que faz mais sentido (até mesmo por exclusão).

As letras d) e e) você as exclui por falta de dados (não foram dados os calores latentes de fusão do gelo e nem o calor latente de solidificação da água ou as trocas de calor entre o gelo e a água.).

por **Giovana Martins** Sáb 06 Abr 2019, 20:47

Fiz um ajuste na resposta do item a).

por Jessie Sáb 06 Abr 2019, 20:49

A água vai atingir 0 ºC e o gelo derreter. Então quando a água chegar a 0 ºC vai virar gelo e dessa forma o processo vai se repetir e sempre haverá gelo no copo??

por **Giovana Martins** Sáb 06 Abr 2019, 21:04

"A água vai atingir 0 ºC e o gelo derreter. Então quando a água chegar a 0 ºC vai virar gelo e dessa forma o processo vai se repetir e sempre haverá gelo no copo??"

Não é possível saber se vai derreter ou não (não temos dados suficientes para concluir isso). Você pode muito bem levar a água até a temperatura de 0 °C e ela ainda assim não atingir o estado sólido. Para a água atingir o estado sólido é necessário oferecermos uma energia equivalente ao calor latente (de transformação) de solidificação da água no recipiente.

Calor latente: calor que uma determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase.

Isso fica fácil de ver em um diagrama temperatura x calor.

Mudanças de estado físico da matéria Oie_7110

As retas constantes indicam os processos de mudança de fase enquanto as retas crescentes indicam a variação da temperatura conforme acrescentamos calor ao sistema.

por Lucasdeltafisica Sáb 06 Abr 2019, 21:11

Jessie escreveu:A água vai atingir 0 ºC e o gelo derreter. Então quando a água chegar a 0 ºC vai virar gelo e dessa forma o processo vai se repetir e sempre haverá gelo no copo??

Com licença, mas agora me veio uma dúvida junto com a sua.
Se isso acontecesse, iria contradizer a segunda lei da termodinâmica, não? ou será que não tem nada a ver? Question

(Famosa lei que eu vejo um enunciado diferente toda hora, e só fui "entender" fazendo analogia com esse meme

Mudanças de estado físico da matéria Abc10

)

por Jessie Sáb 06 Abr 2019, 21:14

Giovana Martins escreveu:Não é possível saber se vai derreter ou não...

Não é possível dizer que o gelo vai derreter quando colocarmos água a 20 ºC ? Mas alternativa c diz exatamente isso "o gelo derrete e a água se resfria".

por **Leonardo Mariano** Dom 07 Abr 2019, 01:33

Olá, se me permitem tentar ajudar:

a) Como a Giovana já explicou, essa alternativa não pode ser, ela afirma que o gelo não derrete no processo, mas para a água chegar a 0° é necessário que pelo menos uma pequena parte dele derreta.
b) Para isso ocorrer, é necessário ter uma massa de água extremamente grande em relação a de gelo, que a variação de temperatura dela pudesse ser desconsiderada, mas o enunciado informa que há um "pouco" de água, invalidando essa possibilidade.
c) Isso é o mais provável de acontecer, o calor necessário para cada grama de gelo virar água é 79,5 cal, e como a questão informa que temos apenas um pouco de água, imagine por exemplo: O copo com uma pedra de gelo de 5 gramas e contendo 15 gramas de água a 20°C, essa quantidade de água não iria adiantar, o gelo necessita de bem mais energia para passar de fase do que a água precisa para abaixar a temperatura, então uma parte do gelo derrete e a água estabiliza em 0°C. (Creio que seja isso que a questão quer que você interprete, para uma substância mudar de estado, é necessário muito mais energia do que para abaixar/aumentar sua temperatura em um estado fixo).
d) "força a água a se congelar a 20º C", não tem sentido, a água não congela nessa temperatura.
e) "força o gelo a se congelar", não tem sentido também, se já é gelo, não tem como congelar novamente.

por **Giovana Martins** Dom 07 Abr 2019, 12:30

Jessie escreveu:
Giovana Martins escreveu:Não é possível saber se vai derreter ou não...
Não é possível dizer que o gelo vai derreter quando colocarmos água a 20 ºC ? Mas alternativa c diz exatamente isso "o gelo derrete e a água se resfria".

Tudo o que eu queria dizer, foi muito bem resumido pelo colega Leonardo. Para resolver a questão eu não me baseei na resposta correta (alternativa C), mas sim nas que eram incorretas, pois a alternativa C supõe algo que não temos como saber se vai ou não ocorrer (embora seja bem viável a ocorrência), enquanto é fácil perceber que as outras alternativas estão incorretas.