Ao introduzirmos um pedaço de gelo em um copo contendo agua, observa-se que, decorrido algum tempo, um dos seguintes resultados: verifica (1) nenhuma parte do gelo se funde; (2) todo gelo se funde; (3) parte do gelo se funde; (4) parte da agua se solidifica; (5) toda a agua se solidifica. O resultado final vai depender das massas e das temperaturas iniciais da agua e do gelo. Para exemplificar esse fenômeno, são introduzidos 6 g de gelo a -260c em um recipiente contendo 70 g de agua a temperatura de 15 0c . o calor especifico da agua é de 1,0 cal/g0c e o do gelo é de 0,5 cal/g0c o calor latente de fusão do gelo vale 80 cal/g. desprezam-se a capacidade térmica do recipiente e as trocas de calor com o ambiente externo. Adicionando-se a mistura anterior outro pedaço de gelo com massa de 15 g a temperatura de -260c, qual sera a temperatura de equilíbrio térmico dessa nova mistura? E a massa resultante de gelo?
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M = 11,29 gramas
O equilíbrio térmico se dá a 0°C.
As trocas de calor ocorrerão de forma que o calor recebido será igual ao calor cedido.
Qrecebido = Qcedido
Para calcular a quantidade de calor que a água a 15°C pode ceder, utilizaremos a equação para o cálculo do calor sensível -
Q = m·c·ΔT
Onde,
Q = calor sensível
m = massa
ΔT = variação da temperatura
c = calor específico do corpo
Q = 70 x 1 x 15
Q = 1050 cal
Para elevar a temperatura do gelo para 0°-
Q = (6 + 15)0,5.26
Q = 273 cal
Para derreter o gelo sobrarão Q = 1050 - 273 = 777 cal
Q = mL
777 = m(80)
m = 9,71 gramas de gelo derreteram
Massa de gelo que sobrou -
M = 21 - 9,71
M = 11,29 gramas
O equilíbrio térmico se dá a 0°C.
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