Question

4. Eum recipiente de paredes adiabáticas e capacidade térmica desprezível, introduzem - se 200 g de água a 20 °C e 80 g de gelo a -20 °C. Determine a temperatura de equilibrio térmico, do sistema, Dados: calor especifico da água = 1,0 callg °C, calor específico do gelo = 0,50 callg °C e calor latente de fusão do gelo = 80 callg.​

Answer 1

Resposta:

0 °C com sobra de 40 g de gelo

Explicação:

Água                                                     Gelo

m = 200 g                                             m = 80 g

c = 1 cal/g°C                                          c = 0,5 cal/g°C

t₀ = 20 °C                                              t₀ = -20 °C

                                                              L = 80 cal/g

Esse tipo de problema precisa ser feito por partes, pois não sabemos se o gelo todo vai derreter.

Quem fornece calor ao conjunto é a água esfriando de 20 °C a 0 °C

Q = m.c.Δt

Q = 200 * 1 * (20 - 0)

Q = 200 * 1 *20

Q = 4000 cal

Calor necessário para aquecer o gelo de -20 °C a 0 °C

Q = m.c.Δt

Q = 80 * 0,5 * (0 - (-20)

Q = 80 * 0,5 * 20

Q = 800 cal

Das 4000 cal fornecidas pela água, 800 cal serve para aquecer o gelo

Sobram 4000 - 800 = 3200 cal para derreter o gelo

Q = m.L

3200 = m * 80

3200/80 = m

m = 40 g

Conclusão:

O calor fornecido pela água foi suficiente para aquecer o gelo até 0 °C e derreter apenas 40 g desse gelo.

A temperatura final do equilíbrio térmico é a 0 °C com uma sobra de 40 g de gelo no recipiente.