P. 88 Num recipiente de capacidade térmica
há 20 g de um líquido de calor específico
, a
. Colocando-se nesse líquido 10 g de gelo em fusão, qual será a temperatura final de equilíbrio, admitindo-se que o sistema está termicamente isolado do ambiente? O calor latente de fusão do gelo é
e o calor específico da água é
.
Passo 1
O enunciado trata de um problema de calorimetria em sistema isolado: temos um recipiente (calorímetro) de capacidade térmica
,cal/
C contendo
,g de um líquido de calor específico
,cal/g·
C à temperatura inicial
C. Adicionase
,g de gelo em fusão (inicialmente a
C). Sabemos que o calor latente de fusão é
,cal/g e o calor específico da água é
,cal/g·
C. Queremos a temperatura final de equilíbrio
.
Passo 2
Aplicamos o princípio da conservação de energia térmica: o calor cedido pelo líquido e pelo calorímetro ao resfriar‐se de
até
é igual ao calor absorvido pelo gelo para fundir‐se e depois aquecer‐se até
. Logo,
Passo 3
Escrevendo cada termo:
Passo 4
Substituindo os valores numéricos:
Como
, o parêntese fica
. Assim,
Resposta
A temperatura final de equilíbrio é
C.