Question

Num calorimetro de capacidade térmica desprezivel são colocados 10g de gelo a 0°C sob pressão normal e 10 g de água a temperatura de 0 graus celsius o calor latente de fusão do gelo e de 80cal/g e o calor específico da água líquida 1,cal/g°C o valor de 0 para que no equilíbrio térmico se tenha apenas água a 0 °C devera ser de? A:8°C. B:80°C. C:16°C. D:40°C E:24°C?

Answer 1

Calorimetria. Ele quer saber a que temperatura inicial a água deve estar para que a temperatura final do conjunto (água + gelo fundido) seja 0 ºC.

Então, a única coisa que vai acontecer com o gelo é a fusão - mudança de estado; e com a água é a mudança de temperatura. Logicamente se percebe por intuição mesmo que a água vai sair de uma temperatura quente para a temperatura a 0ºC.

No gelo temos: $Q'=m'*Lf$
Na água temos: $Q''=c''*m''*( \beta f - \beta i)$

Para o equilíbrio temos: ∑$Q=0$

$Q'+Q'' = 0$
$m'*Lf+c''*m''*( \beta f - \beta i)=0$
$10*80+1*10*( 0 - \beta i)=0$
$800+10*( 0 - \beta i)=0$
$800-10\beta i=0$
$-10\beta i=-800$
$\beta i=80$

Então conclui-se que a água deve estar em uma temperatura inicial de 80ºC para que no final da troca de calor só tenhamos água a 0ºC no recipiente.
Teoricamente teremos 20g de água no final de tudo.