UFRGS 2018 — questão 12 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a temperatura final, gastando o calor fornecido etapa por etapa: aquecer o gelo, derreter, aquecer a água.

Passo 1 — aquecer o gelo de −10 °C a 0 °C (calor sensível):

$$Q_1 = m\,c_g\,\Delta T = 100 \times 2{,}1 \times 10$$

$$Q_1 = 2\,100\ \text{J}$$

Passo 2 — derreter todo o gelo a 0 °C (calor latente):

$$Q_2 = m\,C_L = 100 \times 330 = 33\,000\ \text{J}$$

Passo 3 — o que sobra para aquecer a água. Já foram gastos 2 100 + 33 000 = 35 100 J:

$$Q_3 = 56\,100 - 35\,100 = 21\,000\ \text{J}$$

Passo 4 — aquecer a água a partir de 0 °C:

$$\Delta T = \frac{Q_3}{m\,c_a} = \frac{21\,000}{100 \times 4{,}2} = 50\ {}^{\circ}\text{C}$$

A água termina a 50 °C.

⚠️ A armadilha: esquecer a primeira etapa, a de levar o gelo até 0 °C. Aí sobram 23 100 J e a água iria a 55 °C, perto da alternativa C. Quem esquece a fusão vai muito além de 100 °C.

A ideia em uma frase: gelo abaixo de zero passa por três degraus: esquentar até 0 °C, derreter (mL) e só então esquentar como água (mcΔT).

Resposta: alternativa D (50,0 °C).