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AL 1.4. Balanço energético num sistema termodinâmico

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AL 1.4. Balanço energético num sistema termodinâmico
Fundamento teórico da experiência
Para que ocorra uma mudança de estado, é necessário fornecer energia a uma certa quantidade de substância.
Por exemplo, quando se coloca, em contacto térmico, uma certa massa de gelo à temperatura aproximada de 0 °C com outra massa de água à temperatura inicial qi (em que qi > 0 °C), ocorrem transferências de energia, como calor. Decorrido um certo intervalo de tempo a mistura atinge o equilíbrio térmico. Fica à temperatura final (qf) .
A água, que se encontra a temperatura mais elevada, cede energia ao gelo. Os corpúsculos constituintes do gelo (moléculas de água) agitam-se cada vez mais.
A vibração corpuscular provoca a separação desses corpúsculos da estrutura lacunar do gelo e este começa a fundir.
Durante a fusão, a temperatura permanece constante. Isto significa que a energia cedida ao gelo não contribui para o aumento da energia cinética corpuscular.
Essa energia vai provocar um aumento da energia potencial desses corpúsculos
(ocorre um maior afastamento entre eles), o que se traduz numa maior desorganização corpuscular. Após um certo intervalo de tempo, toda a massa de gelo acaba por fundir.
A quantidade de energia que é necessário fornecer à unidade de massa de uma substância, de modo que passe do estado sólido ao estado líquido, chama-se calor de fusão (símbolo: Lf ).
A quantidade de energia envolvida na fusão do gelo depende da massa do gelo e do calor de fusão do gelo.
A expressão matemática que permite determinar essa quantidade de energia é:

Q = Lf * mgelo
A unidade em que se exprime o calor de fusão, no Sistema Internacional de
Unidades, é o joule por quilograma (J kg - 1).
O calor de fusão do gelo é, numericamente, igual a: Lf = 3,33 * 105 J kg- 1.
Isto significa que é necessário fornecer a quantidade de energia de 3,33 * 105 J a 1 kg de gelo à temperatura de 0 °C para que