Físico-Química A 11º Ano: Cálculo da Massa de Gelo Não Fundido (Exame 2015)

Numa experiência, forneceu-se uma energia de 92,0 kJ a 400 g de gelo, inicialmente a -10,0 ºC.
Admita que toda a energia fornecida contribuiu para o aumento da energia interna do gelo e que não houve outras trocas de energia entre o gelo e o exterior.
A energia necessária à fusão de 1,0 kg de gelo é 3,34 × 10⁵ J e o ponto de fusão da água, nas condições da experiência, é 0,0 ºC.
Calcule a massa de gelo que não se fundiu.
Apresente todas as etapas de resolução.
Cgelo (capacidade térmica mássica do gelo) = 2,11 × 10³ J kg⁻¹ ºC⁻¹

Etapas de resolução:
A) Determinação da energia necessária para aumentar a temperatura da massa de gelo considerada de -10,0 °C para 0,0 °C (E = 8,440 × 10³J) 5 pontos
B) Determinação da energia disponível para a fusão do gelo (E = 8,356 × 10⁴J) 4 pontos
C) Determinação da massa de gelo que se fundiu (m = 0,2502 kg) 4 pontos
OU
Determinação da energia que seria necessária para fundir 400g de gelo (E = 1,336 × 10⁵J) e determinação da diferença entre esta energia e a energia disponível para a fusão do gelo (E = 5,00 × 10⁴J) 4 pontos
D) Determinação da massa de gelo que não se fundiu (m = 0,150 kg) 2 pontos
OU
A) Determinação da energia necessária para aumentar a temperatura da massa de gelo considerada de -10,0 °C para 0,0 °C (E = 8,440 × 10³J) 5 pontos
B) Determinação da energia que seria necessária para fundir 400 g de gelo (E = 1,336 × 10⁵J) e determinação da energia (total) que seria necessária para aumentar a temperatura e para fundir 400 g de gelo (E = 1,420 × 10⁵J)...... 4 pontos
C) Determinação da diferença entre a energia (total) que seria necessária para aumentar a temperatura e para fundir 400 g de gelo e a energia fornecida (E = 5,00 × 10⁴J) 4 pontos
D) Determinação da massa de gelo que não se fundiu (m = 0,150 kg) 2 pontos