Um cubo de gelo de 100 g a
é colocado em 200 g de água a
. Determine a temperatura final do sistema.
Use que o calor cedido pela água deve ser igual ao calor recebido pelo gelo.
Passo 1
O problema envolve um cubo de gelo de massa
inicialmente a
que é colocado em água de massa
a
. O sistema está isolado, então usamos conservação de energia térmica: o calor cedido pela água iguala o calor absorvido pelo gelo. Vamos verificar se a água consegue derreter todo o gelo ou se a temperatura final fica em
.
Passo 2
Calculamos o calor que a água libera ao resfriar de
até
. Usamos o calor específico da água
.
Passo 3
Calculamos o calor necessário para aquecer o gelo de
até
. O calor específico do gelo é
.
Passo 4
Calculamos o calor de fusão para derreter completamente o gelo a
. O calor latente de fusão da água é
.
Passo 5
Somamos os calores necessários para levar o gelo de
a gelo fundido a
:
Como
a água não fornece calor suficiente para derreter todo o gelo. Logo, o sistema alcança equilíbrio térmico a
, com parte do gelo ainda intacta.
Resposta
A temperatura final do sistema é
.