Considere uma mistura inicial de 500 g de água e 100 g de gelo a
. Ao introduzir 200 g de vapor de água a
, determine: a) a temperatura de equilíbrio do sistema resultante; b) a composição final do sistema. Dados: Calor de fusão do gelo
ou
; calor de vaporização da água
ou
-
Passo 1
Resumindo: temos
,g de água líquida a
e
,g de gelo a
. Introduzimos
,g de vapor d’água a
. Queremos a temperatura de equilíbrio e as massas finais de líquido e vapor. Vamos usar conservação de energia (calor cedido
calor absorvido), capacitação calorífica da água
,
e calores latentes
,
,
,
.
Passo 2
Calculamos o calor necessário para derreter todo o gelo e aquecer toda a água resultante até
:
- Derreter
,g de gelo a :
- Aquecer os
,g de água que resultou da fusão de :
- Aquecer os
,g de água originais de :
Somando,
Passo 3
Calculamos o calor que o vapor pode ceder ao se condensar e ficar a
:
Como
, sobra energia depois de levar tudo a
, logo a temperatura de equilíbrio alcança
(é o máximo possível a pressão ambiente).
Passo 4
O excesso de calor
será usado para vaporizar parte da água líquida a
. Sejam
gramas de água que evaporam:
Resposta
Temperatura de equilíbrio:
.
Composição final:
– água líquida:
– vapor d’água:
Composição final:
– água líquida:
– vapor d’água: