Coloca-se um cubo de gelo de 50,0 g a 0^circ C em um copo que contém 400,0 g de água a 45^circ C. Qual a temperatura final dos sistema? Suponha que não haja perda de calor para a vizinhança.
De

Passo 1

Beleza, o problema é de calorimetria: a gente coloca 50,0 g de gelo a 0 °C num copo com 400,0 g de água a 45 °C e quer saber qual vai ser a temperatura de equilíbrio final, sem perder calor pro ambiente.
Conteúdo que vamos usar:
  • Calor sensível:
  • Calor latente de fusão:
    Dados:
  • a 0 °C
  • á a 45 °C
  • Massa molar da água

Passo 2

Primeiro, calculo o calor que a água libera ao esfriar de 45 °C até 0 °C.
Fórmula de calor sensível:
Q1 = mágua;c;l(Ti - Tfr) á
Aqui Q1 = 400,0; g ;times; 4,184;tfrac Jg·°C;times;(45 - 0);=;400times4,184times45approx75,312 J e .

Passo 3

Agora, calculo o calor que o gelo precisa para derreter (manter 0 °C durante a fusão).
Número de mols de gelo:
n = m>=loM = 50,018,015approx2,775 mol
Calor de fusão:
Qfusão = n;Deã

Passo 4

Compara o calor:
  • (liberado pela água)
  • ã (necessário para derreter todo o gelo)
    Como ã, todo o gelo vai derreter e ainda sobra calor. Esse calor que sobra vai aquecer a água total (os 400 g originais + os 50 g que viraram água) a partir de 0 °C até a temperatura final .

Passo 5

Calor remanescente:
Qresto = Q1 - Qfusão approx75,312 - 16,683 = 58,629 J ã
Esse calor aquece Qresto = mtotal;c;(Tf - 0) ;Longrightarrow; Tf = Qrestomtotal;c = 58,629450times4,184 approx31,1,° C g de água de 0 °C até :

Resposta

A temperatura final de equilíbrio é cerca de .

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