Question

Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, foi misturado 1 kg de água a 40 °C e 500 g de gelo a -10 °C. Após o equilíbrio térmico, a massa de água, em gramas, encontrada no calorímetro foi de: (Dados: calor específico da água = 1,0 cal/g°C; calor específico do gelo = 0,55 cal/g.°C; calor latente de fusão do gelo = 80,0 cal/g.)

Answer 1

Resposta:

Vamos fazer uma previsão.

Quanto de energia a água cede ao gelo a ser resfriada até 0ºC ?

Q=m \cdot c \cdot \Delta T

Q=50\cdot 1 \cdot (20-0) = 1000\text{cal}

Qual a energia necessária para fundir o gelo (L_f=80\text{cal/g}) ?

Q=m\cdot L

Q=20\cdot 80=1600\text{cal}

Agora veja que a energia necessária para fundir totalmente o gelo é maior a energia necessária para resfriar a água, ou seja não há como fundir todo o gelo.

Massa de gelo fundido:

1000=m\cdot 80 \Rightarrow m = 12,5,\text{g}. Agora este gelo se trasformou em água.

Ficamos então com 62,5\text{g} de água e 7,5\text{g} de gelo. Como sabemos, a única temperatura possível da coexistência de água e gelo é a 0^{\circ}\text{C}.

Abraço :D