Question

Um recipiente de capacidade térmica desprezível contém 100g de gelo fundente. Coloca-se, no recipiente, um bloco de ferro de massa 600g a 200 gaus celcius . Determinar a temperatura de equilíbrio térmico, sabendo-se que:
calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g
calor específico do ferro é 0,1 cal/g .(graus Celsius)

Answer 1

Solução:

dados:

gelo-{ m= 100g; L = 80 cal/g; To = 0 }
ferro-{ m= 600g; c = 0,1 cal/g.(graus Celcius); To = 200 graus Celsius }

A quantidade de calor necessário para fundir todo o gelo seria:
Qr = m .L
Qr = 100 . 80
Qr = 8000 cal

Se o bloco de ferro esfriasse a 0 grau Celsius, a quantidade de calor cedida seria:
Qc = m . cΔt
Qc = 600 . 0,1 (0 - 200)
Qc = - 12000 cal

Conclusão: | Qr | < | Qc |
Qr + Q'r = - Q'c

onde Q'r é a quantidade de calor sensível recebida pelas 100 g de água, proveniente do gelo, para elevar a temperatura até a temperatura de equilíbrio térmico.

Q'c # Qc, pois a tempetatura de equilíbrio térmico não é 0 grau Celsius, como foi suposto inicialmente.

Qr + Q'r = - Q'c
8000 + 100.1 (t - 0) = - 600 . 0,1 (t - 200)
8000 + 100t = - 60t + 12000
100t + 60t = 12000 - 8000
160t = 4000
t = 4000/160
t = 25

resposta: a temperatura de equilíbrio térmico será de 25 graus Celsius.

Answer 2

(I) Qr = m . L
Qr = 100 . 80
Qr = 8000cal

(II) Qc = m . cΔt
Qc = 600 . 0,1 (0 - 200)
Qc = - 12000 cal

(III) Qr + Q'r = - Q'c
8000 + 100 . 1 (t - 0) = - 600 . 0,1 (t - 200)
8000 + 100t = - 60t + 12000
160t = 4000 -------> t = 25 graus celsius