Questões de calor latente

Calor latente é a energia transferida durante mudanças de fase, como fusão e vaporização, sem alteração de temperatura. Esse conceito é fundamental em fenômenos naturais e aplicações tecnológicas.

Nas provas de vestibular e ENEM, o domínio do calor latente é essencial para resolver problemas práticos de calor e temperatura. Compreender a relação entre massa, calor e mudança de fase é crucial.

Neste conjunto de questões, você será desafiado a aplicar os conhecimentos sobre calor latente para resolver problemas reais e hipotéticos. Prepare-se para explorar esse conceito em profundidade.

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01) Um bloco de gelo de 100 g é colocado em um recipiente contendo 200 g de água a 25 °C. O calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Assinale a alternativa que representa o comportamento térmico do sistema ao atingir o equilíbrio térmico.

a) O gelo derrete completamente, aquecendo a água a 0 °C.
b) A água a 25 °C solidifica completamente, formando mais gelo.
c) O gelo parcialmente derretido, e a temperatura da água se estabiliza em 0 °C.
d) O gelo não derrete, mantendo-se a 0 °C.
e) A água permanece a 25 °C, e o gelo não derrete.

02) Uma certa quantidade de água em um recipiente a 100 °C é submetida a uma quantidade de calor de 540 cal. Sabendo que o calor de vaporização da água é 540 cal/g, assinale a alternativa que melhor descreve o processo resultante.

a) Um total de 1 g de água se transforma em vapor completamente.
b) 540 g de água se transformam em vapor a 100 °C.
c) Apenas 1 g de água se transforma em vapor a 100 °C.
d) Vaporiza-se um total de 540 g de água na fase gasosa.
e) Essa energia leva à transformação de água em gelo.

03) Um recipiente contém 200 g de água a 0 °C e 50 g de gelo a -10 °C. O calor específico do gelo é 0,5 cal/g°C e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Assinale a alternativa que melhor representa a mudança calorífica ao atingir o equilíbrio.

a) Parte do gelo derrete e a temperatura final do sistema é 0 °C.
b) Todo o gelo derrete e a temperatura final do sistema supera 0 °C.
c) A temperatura final do sistema é inferior a 0 °C.
d) A água solidifica e o gelo se mantém a -10 °C.
e) O gelo e a água permanecem nas suas respectivas temperaturas iniciais.

04) Um estudante começa a aquecer 1 kg de gelo a -5 °C até obter água a 0 °C. O calor específico do gelo é 2,1 J/g°C e o calor de fusão do gelo é 334 J/g. Calcule a quantidade total de calor necessária e assinale a alternativa correta.

a) 837 kJ é a energia total necessária.
b) 334 kJ é o total necessário para a mudança.
c) A soma é de 837 kJ após os cálculos de calor específico e fusão.
d) Considerando apenas calor específico, necessitam de 500 kJ.
e) O total é 334 J, apenas para a fusão.

05) Um recipiente contém 150 g de água a 50 °C. Se a água está em contacto com 100 g de gelo a 0 °C, calcule a temperatura de equilíbrio final do sistema, considerando os calores específicos e o calor de fusão. Assinale a alternativa que melhor descreve esse valor.

a) A temperatura de equilíbrio é 10 °C.
b) A temperatura de equilíbrio é 20 °C.
c) A temperatura de equilíbrio é 0 °C.
d) A temperatura de equilíbrio final é 30 °C.
e) A temperatura de equilíbrio final é 50 °C.

06) Um bloco de metal é colocado em água a 100 °C, e um calor de 2000 cal é transferido para o bloco. O calor de fusão do metal é 100 cal/g e sua massa é 20 g. Assinale a alternativa que represente corretamente o resultado da fusão do bloco.

a) O bloco de metal funda completamente.
b) O bloco permanece sólido, mas a temperatura não varia.
c) Apenas uma parte do bloco de metal se funde.
d) O bloco se solidifica em meio ao alto calor recebido.
e) Todo o bloco se transforma em vapor.

07) Um laboratório requer 200 g de gelo a -5 °C para ser convertido em água a 0 °C. O calor específico do gelo é 2,1 J/g°C e o calor de fusão do gelo é 334 J/g. Calcule a energia total física exigida e assinale a alternativa que representa esse valor em joules.

a) 93400 J é a energia total necessária.
b) 33400 J é o total.
c) O total é de 93400 J.
d) O total representa 1500J a partir da fusão.
e) O total é de 55000 J.

08) Um bloco de 1 kg de gelo é colocado em um ambiente a 0 °C e a temperatura do ambiente, de acordo com o calor específico, pode ser alterada. Se a quantidade de calor fornecida até completar a mudança fase é 334 kJ, assinale a alternativa que melhor descreve o que ocorrerá neste sistema.

a) O gelo irá fundir completamente.
b) O gelo permanecerá sólido, mas a temperatura poderá subir.
c) Parte do gelo se transforma em vapor.
d) O bloco se torna 1 kg de água.
e) A temperatura do bloco sobe a um nível alto.

09) Um bloco de 50 g de cera a 60 °C é colocado em sobre um recipiente contendo água a 20 °C. Sabendo que o calor de fusão da cera é 150 cal/g e que a quantidade de calor transferida é de 4500 cal, assinale a alternativa que correta descreve o que ocorre durante o equilíbrio térmico.

a) A cera derrete completamente.
b) A água solidifica ao contato com a cera.
c) A cera funde parcialmente e a temperatura da água se aproxima da cera.
d) A cera e a água chegaram a um equilíbrio térmico diferente.
e) A temperatura da cera se mantém em 60 °C.

10) Um bloco de gelo a -10 °C, com massa de 100 g, é colocado em um recipiente com água a 30 °C, com calor específico 1 cal/g°C. Calcule a temperatura de equilíbrio e assinale a alternativa correta, considerando o calor latente de fusão.

a) A temperatura de equilíbrio é em torno de 20 °C.
b) A temperatura de equilíbrio é 10 °C.
c) O equilíbrio é a 0 °C, onde parte da água e gelo se estabilizam.
d) A temperatura de equilíbrio é 30 °C, com toda a fusão do gelo.
e) A temperatura de equilíbrio será de 5 °C.

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