Uma garrafa térmica isolada contém 130cm^3 de café quente a uma temperatura de 80ºC. Você insere um cubo de gelo de 12g no seu ponto de fusão para resfriar o café. De quantos graus, aproximadamente, o seu café esfriou quando o gelo se derreteu? Obs: Trate o café como se ele fosse água pura e despreze as transferências de energia para o ambiente. Densidade da água 1g/cm~3, Lf=80cal/g e c= 1cal/gºC
(A) 86ºC (B)66ºC (C) 13ºC (D) 9ºC (E) 6ºC
RESPOSTA CORRETA (C)
Soluções para a tarefa
Olá, tudo bem?
De acordo com o Princípio geral das trocas de calor, se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.
Qa + Qb + Qc +... = 0
Assim, para atingir o equilíbrio térmico, o gelo recebe parte do calor (latente) para derreter e depois calor (sensível) para esquentar, como água líquida. O café cede calor para resfriar, logo:
Q = m . c . ΔT
Qgelo + Qágua + Qcafé = 0
12 . 80 + 12 . 1 . (Tf - 0) + 130 . 1 . (Tf - 80) = 0
960 + 12Tf + 130Tf - 10400 = 0
142Tf = 9440
Tf ≈ 66,5 ºC
De quantos graus, aproximadamente, o seu café esfriou quando o gelo se derreteu?
ΔT = 80 - 66,5 ≈ 13,5ºC
Resposta (C) 13ºC
Resposta:
O café esfria aproximadamente 13,5°C.
Explicação:
O calor sensível é aquele que provoca uma variação na temperatura. Para calcular o calor sensível perdido ou absorvido pelo corpo usamos a fórmula abaixo -
Q = mcΔt
O calor latente é o calor que, ao ser fornecido ou retirado de um corpo, provoca uma mudança de estado físico.
Podemos calcular o Calor Latente por meio da seguinte equação -
Q = mL
Onde,
m = massa do corpo
L = calor latente do corpo
As trocas de calor ocorrerão de forma que o calor cedido será equivalente ao calor recebido -
∑Q = 0
mcΔTcafé + mL + mcΔTgelo = 0
130. 1. (Tf - 80) + 12. 80 + 12. 1. (Tf - 0) = 0
130Tf - 10400 + 960 + 12Tf = 0
142Tf = 9440
Tf = 66,48°C
ΔT = 80 - 66,48
ΔT = 13,52°C