Exercícios: Mudanças de estado físico e calor latente

Dê o nome de cada mudança de estado físico: (a) sólido para líquido; (b) líquido para gasoso; (c) gasoso para líquido; (d) líquido para sólido. Para cada uma, indique se a substância recebe ou cede calor.

Qual é a quantidade de calor necessária para fundir completamente $50\,\text{g}$ de gelo que já está a $0\,^\circ\text{C}$? Dado: calor latente de fusão do gelo $L_f = 80\ \text{cal/g}$.

Durante a fervura da água em uma panela no fogão, a chama continua acesa, mas o termômetro mostra que a temperatura permanece constante em $100\,^\circ\text{C}$ (ao nível do mar). Explique, em uma ou duas frases, para onde vai a energia fornecida pela chama nesse intervalo.

Miguel quer transformar $200\,\text{g}$ de água líquida a $100\,^\circ\text{C}$ em vapor a $100\,^\circ\text{C}$. Sabendo que o calor latente de vaporização da água é $L_v = 540\ \text{cal/g}$, calcule a quantidade de calor necessária. Depois, compare com o calor necessário para aquecer essa mesma massa de água de $0\,^\circ\text{C}$ a $100\,^\circ\text{C}$, com $c = 1{,}0\ \text{cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$.

Um bloco de $100\,\text{g}$ de gelo a $-10\,^\circ\text{C}$ recebe calor até virar água líquida a $0\,^\circ\text{C}$. Dados: calor específico do gelo $0{,}5\ \text{cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$ e $L_f = 80\ \text{cal/g}$. Calcule o calor total recebido, separando a etapa de aquecimento do gelo e a etapa de fusão.

O gráfico de aquecimento de uma substância pura mostra, em ordem: um trecho inclinado, um patamar horizontal, outro trecho inclinado e um segundo patamar horizontal. Explique o que acontece com a temperatura e com a energia recebida em cada um desses quatro trechos, indicando em que trechos há mudança de estado físico.

Larissa coloca $50\,\text{g}$ de gelo a $0\,^\circ\text{C}$ em $400\,\text{g}$ de suco (considere que ele tenha as propriedades da água, $c = 1{,}0\ \text{cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$) a $25\,^\circ\text{C}$, em um copo isolado. Dado $L_f = 80\ \text{cal/g}$. Determine a temperatura final de equilíbrio e discuta se todo o gelo derrete.

Uma fonte de calor fornece potência constante de $500\ \text{cal/min}$ a $100\,\text{g}$ de gelo inicialmente a $-20\,^\circ\text{C}$. Dados: $c_{gelo} = 0{,}5\ \text{cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$, $L_f = 80\ \text{cal/g}$ e $c_{água} = 1{,}0\ \text{cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}$. Calcule o tempo necessário para o gelo atingir $0\,^\circ\text{C}$, o tempo da fusão e o tempo total até a água chegar a $30\,^\circ\text{C}$. Descreva como seria o gráfico da temperatura em função do tempo.