OLIMPÍADAS REGIONAIS DE FÍSICA 2000
13 de Maio de 2000
Prova Prática
ESCALÃO A
Duração da prova: 1h 30 min
CUIDADO COM OS ICEBERGS ?...
Como sabes, se houvesse uma fusão dos icebergs, seríamos todos vítimas
de uma enorme catástrofe.
Mas será possível efectuar uma previsão? Nessa previsão haveria muitos
factores a considerar. Um deles seria o cálculo da energia necessária para
que tal fusão se verificasse.
Vamos pedir-te que faças o cálculo dessa energia para um mini-iceberg. Para
isso só terás de medir algumas massas e temperaturas.
Material disponível
-
Copo isolador
Água morna
Mistura de água com gelo
Cronómetro
-
Agitador
Termómetro digital
Proveta
Modo de proceder
Como sabes, para elevar a temperatura de um corpo é necessário fornecerlhe energia. Por outro lado, para que uma mudança de estado (por exemplo,
sólido-líquido) ocorra, também é necessário fornecer energia ao sistema,
embora a sua temperatura se mantenha constante no decorrer da transição.
A quantidade de energia que é necessário fornecer para fundir 1 kg de uma
dada substância, à temperatura de fusão e a pressão constante, é designada
variação de entalpia de fusão (ou calor latente de fusão).
Vamos pedir-te que determines a variação de entalpia de fusão do gelo (à
pressão do laboratório), com o material de que dispões.
Para isso, vamos fazer-te algumas sugestões sobre o modo de proceder.
Antes de começares, lê tudo com atenção.
1) Regista a temperatura inicial dos cubos de gelo que é a da mistura
água+gelo de que dispões, já que esta se encontra em equilíbrio térmico
2) Determina a variação de entalpia de fusão do gelo:
-
Coloca 80 ml de água morna no copo isolador com o agitador no seu
interior. Regista a temperatura da água.
Retira dois cubos de gelo da mistura água+gelo, seca-os rapidamente
com papel absorvente e coloca-os no copo isolador.
-
-
Espera até que os blocos de gelo fundam totalmente agitando
ligeiramente a água para que a temperatura seja uniforme. Durante este
tempo regista a temperatura da água de 30s em 30s. Representa num
gráfico a evolução temporal da temperatura da água e marca nele a
temperatura da água depois da fusão total do gelo.
Determina a massa de gelo que introduziste.
Já podes determinar a variação de entalpia de fusão do gelo, se admitires
que só há trocas de energia entre a água colocada inicialmente no copo
isolante e os cubos de gelo lá introduzidos. Comenta todos os resultados que
obtiveste.
São dadas:
- capacidade térmica mássica do gelo:
- capacidade térmica mássica da água:
2100 J kg-1 oC-1
4190 J kg-1 oC-1
Serás agora capaz de responder ?
Que quantidade de energia é necessário fornecer a um iceberg cuja massa é
106 kg, à temperatura de -20 oC, para o fundir completamente ?