Questão 17 de Calorimetria e gráfico de mudança de fase estilo UNICAMP resolvida

Enunciado

Uma resistência elétrica fornece potência térmica constante de 120 W a uma amostra pura, inicialmente sólida, sem perdas de calor. O gráfico mostra a temperatura em função do tempo. Entre 0 e 50 s, a temperatura sobe de 20 °C a 50 °C. De 50 a 150 s, ela permanece em 50 °C enquanto a amostra funde. O calor específico no estado sólido é $2{,}0\ \mathrm{J/(g\,^\circ C)}$.  A massa da amostra e seu calor latente de fusão são, respectivamente,

• A: 50 g e 120 J/g.
• B: 100 g e 120 J/g.
• C: 100 g e 60 J/g.
• D: 200 g e 120 J/g.

Resolução comentada

Resposta: B

Nos 50 s iniciais, o aquecedor fornece $120\cdot50=6000$ J. Como $\Delta T=30$ °C, $Q=mc\Delta T$ dá $6000=m\cdot2\cdot30$, logo $m=100$ g. O patamar de fusão dura 100 s, durante os quais entram $120\cdot100=12000$ J sem variar a temperatura. Assim, $L=12000/100=120$ J/g. O patamar não indica ausência de transferência de energia: a energia é usada para mudar a fase.