No gráfico, supondo que a fonte forneceu calor, a potência constante, a uma massa de 50 g de água, está representada a variação da temperatura desta em função do tempo, desde o tempo t = 0 até t = 12 min. Considerando o calor específico da água no estado líquido, c = 1,0 cal/g°.C, analise o gráfico e avalie as afirmações: No primeiro minuto, não ocorreu absorção de calor; II. São necessárias 5000 calorias para elevar a temperatura da massa de água, no segundo trecho, entre os instantes t = 1 e t = 3 min; III. No instante t = 2 min, a massa de água se encontra no estado gasoso; IV. De 0 a 12 minutos, ocorreram três transições de fase.

Alternativa A - II, apenas

Introdução à Análise do Problema

Esta questão envolve o estudo das curvas de aquecimento em termodinâmica. O gráfico descreve como a temperatura de uma massa de água muda ao receber calor de uma fonte constante. Para resolver, precisamos aplicar conceitos de calor sensível e calor latente, além de conhecer as propriedades físicas da água.

Como o enunciado afirma que a fonte forneceu calor constantemente, sabemos que há transferência de energia térmica durante todo o processo, independentemente da variação de temperatura.

Desenvolvimento da Justificativa

Vamos analisar cada afirmação com base nos princípios físicos:

Análise da Afirmação I

"No primeiro minuto, não ocorreu absorção de calor"

• Esta afirmação é falsa.
• O enunciado diz explicitamente que a "fonte forneceu calor".
• Mesmo que a temperatura não aumente (como numa mudança de fase, ex: fusão do gelo), o sistema ainda absorve calor latente.
• A fórmula geral é Q = P \cdot \Delta t. Se o tempo passa e a potência é constante, o calor recebido é sempre maior que zero.

Análise da Afirmação II

"São necessárias 5000 calorias para elevar a temperatura da massa de água, no segundo trecho, entre os instantes t = 1 e t = 3 min"

• Esta afirmação é verdadeira e pode ser verificada matematicamente.
• Dados: Massa m = 50 g, Calor específico c = 1,0 cal/g°C.
• Fórmula do calor sensível: Q = m \cdot c \cdot \Delta T
• Substituindo os valores para encontrar a variação de temperatura necessária para 5000 cal:
  5000 = 50 \cdot 1,0 \cdot \Delta T \Rightarrow \Delta T = 100^\circ C
• Isso indica que a água foi aquecida de $0^\circ C$ até $100^\circ C$ (ponto de ebulição), o que corresponde ao aquecimento do estado líquido entre dois patamares de mudança de fase.

Análise da Afirmação III

"No instante t = 2 min, a massa de água se encontra no estado gasoso"

• Esta afirmação é falsa.
• Baseando-se na análise anterior, o intervalo de 1 a 3 minutos corresponde ao aquecimento do estado líquido (de $0^\circ C$ a $100^\circ C$).
• Portanto, no instante t = 2 min, a água está líquida, aquecendo-se progressivamente.
• O estado gasoso só ocorreria após atingir $100^\circ C$ e completar a vaporização.

Análise da Afirmação IV

"De 0 a 12 minutos, ocorreram três transições de fase"

• Esta afirmação é falsa.
• A substância água possui apenas duas transições de fase principais sob pressão atmosférica normal:

1. Fusão: Sólido para Líquido ($0^\circ C$).
2. Ebulição/Vaporização: Líquido para Gasoso ($100^\circ C$).

• Não existe terceira transição de fase comum para a água pura neste contexto.

Conclusão

Após avaliar todas as proposições, concluímos que apenas a afirmação II está correta. As demais contêm erros conceituais sobre conservação de calor, estados físicos ou número de transições de fase da água.

Portanto, a alternativa correta é a A.