(b) Uma garrafa aberta contem 2 kg de água a 20ºC. Calcule a energia que deve ser removida do sistema para converter essa massa de água em gelo a -...

Para calcular a energia necessária para converter a água em gelo, podemos usar a fórmula: Q = m * c * ΔT Onde: Q é a energia necessária (em joules) m é a massa da água (em kg) c é o calor específico da água (em J/kgºC) ΔT é a variação de temperatura (em ºC) Primeiro, vamos calcular a energia necessária para resfriar a água de 20ºC para 0ºC: Q1 = m * c * ΔT1 Q1 = 2 kg * 4186 J/kgºC * (0ºC - 20ºC) Q1 = 2 kg * 4186 J/kgºC * (-20ºC) Q1 = -167,440 J Agora, vamos calcular a energia necessária para solidificar a água a 0ºC: Q2 = m * Lf Onde Lf é o calor latente de fusão do gelo, que é igual a 334,000 J/kg. Q2 = 2 kg * 334,000 J/kg Q2 = 668,000 J Agora, vamos calcular a energia necessária para resfriar o gelo de 0ºC para -5ºC: Q3 = m * c * ΔT3 Q3 = 2 kg * 2100 J/kgºC * (-5ºC - 0ºC) Q3 = 2 kg * 2100 J/kgºC * (-5ºC) Q3 = -21,000 J A energia total necessária será a soma das três quantidades de energia: Q total = Q1 + Q2 + Q3 Q total = -167,440 J + 668,000 J - 21,000 J Q total = 479,560 J Convertendo para kJ: Q total = 479,560 J / 1000 Q total = 479.56 kJ Portanto, a energia que deve ser removida do sistema para converter 2 kg de água em gelo a -5ºC é de aproximadamente 479.56 kJ.