Num calorímetro de capacidade térmica desprezível, contendo uma pedra de 300g de gelo a -5 °C, vertem-se 400g de água a 20°C. Determine as condições em que se dá o equilíbrio térmico do sistema.
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Olá!
Sendo o calorímetro um sistema térmicamente isolado e, considerando sua capacidade térmica desprezível, toda a quantidade de calor cedida pela água será absorvida pelo gelo.
Considerando:
Calor especifico da água = 1,0 cal/g°C
Calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C
calor de fusão do gelo = 80 cal/g
O calor máximo que a água pode ceder, nesse caso, sem mudar de fase é dado por:
Qa = ma x ca x Δt = 400 x 1 x (0 - 20) = - 8000 cal
Para aquecer o gelo a 0°C:
Qg = mg x cg x Δt = 300 x 0,5 x [0 -(-5)] = 750 cal
Para completar o processo de fusão do gelo:
Qf = mg x L = 24000 cal
Fica claro então que a quantidade de calor cedida pela água não será suficiente para completar o processo de fusão.
Dessa forma, o equilíbrio térmico se dará a 0° C.
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