Um calorímetro de capacidade térmica desprezível contém 500g de água na temperatura de 80ºC. Introduz-se no interior do mesmo 200g de gelo na temperatura de -30ºC.
Pedem-se:
a) a temperatura de equilíbrio do sistema;
b) a massa de gelo a -30ºC a ser introduzida no calorímetro para que na situação de equilíbrio o calorímetro contenha somente água 0ºC.
Dados: calor específico da água: 1,0 cal/g. ºC
calor específico do gelo: 0,5 cal/g. ºC
calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g.
Soluções para a tarefa
500 x 1 x (80 - T) = 200 x 0,5 x 30 + 200 x 80 + 200 x 1 x (T - 0)
40000 - 500T = 3000 + 16000 + 200T
700T = 21000
T = 30ºC
b) Quando introduzimos a massa de 1 g de gelo a -30ºC, a quantidade de calor que ela vai absorver para que esse 1 g vire água a 0ºC é:
Q = 1 x 0,5 x 30 + 1 x 80 = 95 cal
Dentro do calorímetro, temos água a 30ºC, e a quantidade de calor que devemos retirar para que essa água vá a 0ºC é:
Q = 700 x 1 x 30 = 21000 cal
Logo, a massa de gelo que devemos colocar será: m = 21000/95 ≈ 221 g
a) T = 30ºC
b) m = 221 g
A quantidade de calor sensível recebida ou cedida por um corpo pode ser calculada através da seguinte fórmula:
Q = m . c . ΔT
Sendo:
Q: quantidade de calor sensível (J ou cal)
m: massa do corpo (kg ou g)
c: calor específico (J/kg.ºC ou cal/g.ºC)
ΔT: variação de temperatura (ºC), ou seja, a temperatura final menos a temperatura inicial
No equilíbrio, temos que:
500 . 1 . (80 - T) = 200 . 0,5 . 30 + 200 . 80 + 200 . 1 . (T - 0)
40000 - 500T = 3000 + 16000 + 200T
700T = 21000
T = 30ºC
Ao adicionar a massa de de gelo a -30ºC, a quantidade de calor que ela vai absorver para que vire água a 0ºC é:
Q = 1 . 0,5 . 30 + 1 . 80 = 95 cal
Dentro do calorímetro, temos água a 30ºC, e a quantidade de calor que devemos retirar para que essa água chegue a 0ºC é:
Q = 700 . 1 . 30 = 21000 cal
Logo, a massa de gelo que devemos colocar será:
m = 21000/95 ≅ 221 g
Mais sobre o assunto em:
brainly.com.br/tarefa/14485705
