Uma empresa de entregas testa embalagens térmicas retornáveis para transportar cosméticos sensíveis ao calor…

Questão

Uma empresa de entregas testa embalagens térmicas retornáveis para transportar cosméticos sensíveis ao calor. Cada embalagem contém 4,0 kg de um material que funde a 18 graus Celsius e cujo calor latente de fusão é 180 kJ/kg. No início do transporte, todo o material está sólido e a 18 graus Celsius. Durante o percurso, ele absorve 540 kJ do ambiente. Considere que toda essa energia seja usada na mudança de estado físico e despreze trocas de energia com outros componentes da embalagem. Determine as massas sólida e líquida do material ao final do percurso, descreva o comportamento de sua temperatura durante a absorção de energia e explique em que condição a adoção dessa embalagem pode contribuir para o uso mais sustentável de recursos.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Durante a fusão, a energia absorvida é calculada por Q = m x L, em que Q é a energia, m é a massa que muda de estado e L é o calor latente de fusão. Assim, m = Q/L = 540 kJ / 180 kJ/kg = 3,0 kg. Portanto, dos 4,0 kg inicialmente sólidos, 3,0 kg fundem. Ao final do percurso, há 3,0 kg de material líquido e 1,0 kg de material sólido. Como ainda coexistem as fases sólida e líquida, a temperatura permanece em 18 graus Celsius durante a absorção dos 540 kJ; a energia recebida aumenta a energia interna associada à mudança de estado, sem produzir aumento de temperatura. A embalagem pode contribuir para o uso sustentável de recursos se for efetivamente recolhida e reutilizada em número suficiente de ciclos, reduzindo o consumo e o descarte de embalagens térmicas de uso único. Essa vantagem também depende da durabilidade do material e de sua destinação adequada ao fim da vida útil.

Explicação

A conservação de energia permite calcular a massa fundida pela razão entre a energia absorvida e o calor latente. Como apenas parte dos 4,0 kg funde, as duas fases permanecem em equilíbrio a 18 graus Celsius. O benefício ambiental depende da reutilização real da embalagem, e não apenas do fato de ela ser retornável.

Raio-X da questão

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