Da Teoria ao Picolé Perfeito
Laboratório de calor removido
Protótipo real dos alunos do Curso Técnico em Refrigeração e Climatização do IFSC Câmpus São José, apresentado na SNCT/MCC. É essa máquina que retira o calor calculado aqui embaixo.
IFSC Câmpus São José · Refrigeração e Climatização · SNCT/MCC
constantes aproximadas (água e gelo)
- c líquido
- 4.186 J/(kg·°C)
- L (fusão)
- 334.000 J/kg
- c sólido
- 2.090 J/(kg·°C)
- congela a
- -2,5 °C
Física térmica · Ensino médio técnico
Quanto calor é preciso roubar de um sorvete para ele virar gelo?
A calda entra no congelador a 25 °C e só sai satisfeita a -20 °C. Escolha a massa abaixo e veja, em tempo real, quantos joules precisam sair — e em qual trecho da jornada eles saem.
Experimente
Mude a massa e veja o calor sair
Tempo teórico t = Q ÷ P, sem contar perdas nem o tempo de o calor chegar até o banho.
Tempo estimado
27 min
Total para congelar 0,50 kg
242,8kJ
- 1. Resfriar a calda líquida25 °C → -2,5 °C57,6 kJ23,7%
Q = m · c · ΔT — o calor sensível derruba a temperatura.
- 2. Solidificar a água da calda-2,5 °C constante167,0 kJ68,8%
Q = m · L — calor latente: se retira energia e a temperatura não cai.
- 3. Resfriar o sorvete já sólido-2,5 °C → -20 °C18,3 kJ7,5%
Q = m · c · ΔT — agora com o calor específico do sólido.
Curva de congelamento
Onde a temperatura para de cair
Repare que o trecho horizontal é o mais comprido: enquanto a água da calda vira gelo, sai energia e a temperatura fica parada em -2,5 °C. É o calor latente no modelo simplificado, como se fosse uma substância pura.
-20,0 °C
3. Resfriar o sorvete já sólido · -2,5 °C → -20 °C
242,8 de 242,8 kJ já saíram
Passo a passo
A substituição dos números
Q₁ · Calor sensível — líquido de 25 °C a -2,5 °C
Q₁ = m · c líquido · ΔT
= 0,50 × 4.186 × [25 − (-2,5)] = 0,50 × 4.186 × 27,5
57.558 J57,6 kJ
Q₂ · Calor latente — solidificando a -2,5 °C constante
Q₂ = m · L
= 0,50 × 334.000
167.000 J167,0 kJ
Q₃ · Calor sensível — sólido de -2,5 °C a -20 °C
Q₃ = m · c sólido · ΔT
= 0,50 × 2.090 × [-2,5 − (-20)] = 0,50 × 2.090 × 17,5
18.288 J18,3 kJ
Total a remover
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
242,8 kJ
58,0 kcal · 67,5 Wh
Simplificação didática: adotamos o congelamento do picolé a -2,5 °C constante, como se fosse uma substância pura. A calda real é uma mistura de água, açúcares e outros ingredientes: congela numa faixa de temperaturas, sem um platô perfeitamente horizontal, e parte da água pode permanecer líquida mesmo a -20 °C. Mantemos os calores específicos da água e do gelo e o calor latente da água como aproximações; não são propriedades medidas da receita do banner.
Leitura da bancada
O que o número grande te ensina
69% do calor é latente
Nesta simulação, 69% do calor total sai sem nenhuma queda de temperatura. Quem esquece o termo m · L erra o exercício por uma margem enorme.
Dobrou a massa, dobrou o calor
A razão é sempre a mesma: 485,7 kJ por quilo. Uma forma de 1,2 kg exige 583 kJ, um pote de 0,5 kg exige 243 kJ.
Energia é uma coisa, tempo é outra
Retirar 243 kJ leva 27 min com 150 W. Por isso a picoleteira de banho dinâmico ganha do congelador: mesma energia, muito mais rápido.
Rápido é cremoso, devagar é pedregoso
Congelamento lento forma macrocristais que se sentem na mordida; a retirada ultrarrápida do banho agitado gera microcristais e textura aveludada.
Para saber mais
Onde continuar a leitura
O exemplo do banner parte de 20 °C e usa propriedades da calda. Esta calculadora parte de 25 °C e mantém constantes aproximadas da água e do gelo; por isso os resultados diferem.