Question

Uma pessoa deseja resfriar 0,25 kg de água, inicialmente a uma temperatura de 25ºC, adicionando gelo a -20ºC. Qual é a quantidade de gelo que ela deve usar para que a temperatura final seja igual a 0ºC, sabendo que todo o gelo se funde e que o calor específico do recipiente pode ser desprezado?

Answer 1

Uma pessoa deseja resfriar 0,25 kg de água, inicialmente a uma temperatura de 25ºC, adicionando gelo a -20ºC. Qual é a quantidade de gelo que ela deve usar para que a temperatura final seja igual a 0ºC, sabendo que todo o gelo se funde e que o calor específico do recipiente pode ser desprezado?

1) Devemos entender que trata-se de um problema de Calorimetria, o qual refere-se a parte da física que estuda os fenômenos relacionados as trocas de energia térmica, ou seja, troca de calor. Assim vamos aplicar a fórmula    Q = m * c * t onde:

Q = Quantidade de calor perdida por um corpo;

m = Massa;

c = Calor específico;

t = variação da temperatura;

2) Logo vamos aplicar a fórmula da quantidade de calor para encontrar a quantidade de calor perdido ou cedido pela água. Assim, levando em consideração que ao final, a mistura será uma só, e que o calor específico pode ser desprezado, logo:

Calor especifico do gelo = 0,50 cal/g°c

Q(perdido) = Q(Recebido)

m (massa agua) * (25 - 0) = m (massa gelo) * (0,5 cal/g*ºC) * (0ºC - (-20ºC))

0,25 kg * 25 ºC = m (massa gelo) * (0,50 cal/g°C) * (20ºC)

m (massa gelo) = 0,25 kg * 25 ºC / (0,50 cal/g°C) * (20 ºC)

m (massa gelo) = (6,25 kg * ºC) / (10 cal/g)

m (massa gelo) =  0,625 kg