PUC-PR 2016 — questão 43 de Física
Enunciado em texto
Uma forma de gelo com água a 25°C é colocada num freezer de uma geladeira para formar gelo. O freezer está no nível de congelamento mínimo, cuja temperatura corresponde a -18°C.
As etapas do processo de trocas de calor e de mudança de estado da substância água podem ser identificadas num gráfico da temperatura X quantidade de calor cedida.
Qual dos gráficos a seguir mostra, corretamente (sem considerar a escala), as etapas de mudança de fase da água e de seu resfriamento para uma atmosfera?
(A) [Gráfico: Temperatura × Quantidade de calor. A curva começa em 25 °C, desce em reta até 0 °C, segue num patamar horizontal em 0 °C e depois desce em reta até −18 °C.]
(B) [Gráfico: Temperatura × Quantidade de calor. A curva começa em −18 °C, sobe em reta até 0 °C, segue num patamar horizontal em 0 °C e depois sobe em reta até 25 °C.]
(C) [Gráfico: Temperatura × Quantidade de calor. Uma única reta que sobe de −18 °C até 25 °C, sem patamar.]
(D) [Gráfico: Temperatura × Quantidade de calor. Uma única reta que desce de 25 °C até −18 °C, sem patamar.]
(E) [Gráfico: Temperatura × Quantidade de calor. Um patamar horizontal em 25 °C, depois uma reta que desce até −18 °C e, por fim, um patamar horizontal em −18 °C.]
(Enunciado e figura: Vestibular PUCPR 2016 (Verão) — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: o gráfico temperatura × calor cedido para a água que vai de 25 °C a gelo a −18 °C, sob 1 atm.
Passo 1 — as três etapas, na ordem em que acontecem. A água cede calor ao freezer e passa por:
1) resfriamento da água líquida, de 25 °C a 0 °C: calor sensível, a temperatura cai;
2) solidificação a 0 °C (ponto de fusão da água a 1 atm): calor latente, a temperatura fica constante enquanto toda a água vira gelo. No gráfico, é um patamar;
3) resfriamento do gelo, de 0 °C a −18 °C: calor sensível de novo, a temperatura cai até a do freezer.
Passo 2 — o gráfico. Como o eixo horizontal é o calor cedido, a curva parte de 25 °C, desce, faz o patamar em 0 °C e desce até −18 °C. É o gráfico (A).
Por que não os outros: (B) começa em −18 °C e sobe: seria o gelo sendo aquecido, o processo inverso; (C) e (D) não têm patamar, como se a água não mudasse de estado; (E) põe os patamares em 25 °C e −18 °C, onde não há mudança de fase.
⚠️ A armadilha: marcar (B) por ver as “três etapas certinhas”. Elas estão lá, mas na ordem do aquecimento. O enunciado fala em calor cedido, partindo de 25 °C.
A ideia em uma frase: na curva de resfriamento, a temperatura cai enquanto cada fase esfria e fica parada durante a mudança de fase.
Resposta: alternativa A.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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