Um pedaço de gelo a 0 ºC é colocado em 200g de água a 30 ºC, num recipiente de capacidade térmica desprezível e isolado termicamente. O equilíbrio termico se estabelece em 20 ºC. O calor latente de fusão do gelo é 80cal/g e o calor especifico da água é 1, 0cal/g. ºC. a massa do pedaço de gelo, usado no experimento, é:
Soluções para a tarefa
m*80 + m*1*(20-0) = 200*1*(30-20).
80m + 20m = 2000
100m = 2000
m = 2000/100
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m = 20gramas
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Resposta: 20 gramas.
Primeiramente veremos as etapas desta trocas de calor.
O gelo derrete totalmente (Calor latente), e em uma segunda etapa, já no estado líquido, aquece até a temperatura de equilíbrio(calor sensível).
Até aqui temos duas etapas: a do gelo derretendo e a da água devido ao degelo subindo de temperatura até a temperatura de equilíbrio.
ATENÇÃO: Até aqui só analisamos o gelo e a água devido ao seu degelo.
Porém, temos a água do recipiente que perde energia térmica, ou seja fica mais fria.
Como o calorímetro é isolado termicamente, podemos afirmar que todas as trocas de calor ocorrem sem contato com o meio externo, logo:
Q1+Q2+Q3=0
Q1 e Q2 referente ao calor latente do gelo, e o calor sensível da água do degelo. Q3 representa o calor (sensível) que a água do recipiente perdeu.
Aplicando as fórmula de calor latente e calor específico teremos:
Calor Latente: m.l
Calor sensível: m.c.ΔT
m.80+m*1*(20-0)+200*1*(20-30)=0
m(80+20) = 2000
m = 2000/100 = 20 gramas.