Um bloco de gelo de
de massa que está a uma temperatura de
é colocado em um calorímetro (recipiente isolado de capacidade térmica desprezível) contendo
de água à temperatura de
. Qual a quantidade de gelo que sobra sem derreter?
Dados: calor específico sensível da água:
; calor específico sensível do gelo:
; calor específico latente de fusão do gelo:
.
Dados: calor específico sensível da água:
Passo 1
O enunciado diz: temos 4,0 kg de gelo a –10,0 °C entrando num calorímetro com 5,0 kg de água a 40,0 °C. O recipiente é isolado e sua capacidade térmica é desprezível. Pergunta: quanto de gelo ainda sobra sem derreter no equilíbrio?
Conteúdo: calorimetria (calor sensível e calor latente).
O que vamos usar:
Conteúdo: calorimetria (calor sensível e calor latente).
O que vamos usar:
- Calor sensível:
. - Calor latente de fusão:
. - Balanço de energia: o calor perdido pela água quente = calor ganho pelo gelo (aquecimento + fusão).
Passo 2
Primeiro, quanto calor a água quente pode liberar ao esfriar de 40 °C até 0 °C?
Usamos .
Aqui
Então
Usamos
Aqui
Então
Passo 3
Esse calor de 200 kcal vai primeiro aquecer o gelo de –10 °C até 0 °C.
Usamos , com
Usamos
Depois de usar 20 kcal, ainda restam
para derreter parte do gelo.
Passo 4
Para derreter gelo, usamos o calor latente
:
Como o bloco inicial tinha 4,0 kg, a massa de gelo que NÃO derrete é
Resposta
Ficam 1,75 kg de gelo sem derreter.