Question

Considere a mistura de 200 g de água pura inicialmente à temperatura de 40 ºC com 200 g de gelo a 0 ºC, num recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível. Decorrido dado tempo t, onde há equilíbrio térmico, verificou-se que metade do gelo ainda flutuava na água. Sabe-se que o calor específico da água é igual a 1,0 cal/g.ºC, enquanto que o calor latente de fusão do gelo é igual a 80 cal/g. Nessas circunstâncias, qual a temperatura final da mistura no tempo t, medida em celsius? *

1 ponto

a) - 5

b) 0

c) 2

d) 5

e) 20




​

Answer 1

Resposta:

b) 0

Explicação:

Se a massa de água naquela temperatura não é capaz de derreter toda a massa de gelo, como mostra o enunciado, então ela cede todo seu calor e alcança a temperatura de 0 ºC, temperatura de fusão do gelo, na qual o sistema se equilibra termicamente.

Algebricamente

Q = m.c.ΔT = 200 . 1 . (0 - 40) (para ver se o calor que cede, a água, ao gelo, é suficiente à sua fusão)

Q = 200 . (-40) = - 8000 (o negtivo mostra que cedeu calor)

Agora ao gelo, totalmente, mesmo que já saibamos que a água não é capaz de totalmente derretê-lo:

Q = m.L = 200 . 80 = 16000

O gelo, para que derretesse totalmente necessitaria de 16000 cal de energia, ao passo que a água naquela massa e temperatura apenas cederia 8000 cal de energia. Portanto ela cede essas 8000 cal, incapaz de derreter todo o gelo, e equilibra a temperatura do sistema a 0 ºC.