Um cubo de gelo de 40 g é jogado em 250 g de água contida num copo.
Se a água estava inicialmente a uma temperatura de 20
(a) qual a temperatura final da bebida? Despreze a capacidade térmica do copo.
(b) Determine a variação de entropia do sistema cubo de gelo + água, nesse processo.
Dados:
Cágua = 4180 J/kg /K
Cgelo = 209 J/kg /K
Lf = 333 x 10 3 J/kg. 0 uso de dados diferentes anula a questão.

Passo 1

Para calcular tanto a temperatura de equilíbrio quanto a variação de entropia, precisamos conhecer a energia trocada entre a água líquida e o cubo de gelo. Isso envolve os passos de (i) aquecer ou resfriar o gelo até 0{\,}^\circ\mathrm{C}, (ii) fundi-lo a 0{\,}^\circ\mathrm{C} e (iii) aquecer a água de fusão até a temperatura final T_f. Para a água do copo, precisamos do resfriamento de 20{\,}^\circ\mathrm{C} até T_f.

Passo 2

Observação crítica: o enunciado não informa a temperatura inicial do cubo de gelo, sem a qual não é possível determinar o calor sensível necessário para elevar o gelo até 0{\,}^\circ\mathrm{C}. Sem esse dado, não sabemos quanta energia a água do copo deverá ceder antes mesmo de iniciar a fusão do gelo.

Passo 3

Como não há forma de calcular o calor absorvido pelo gelo nem a quantidade total de calor liberada pela água sem conhecer a temperatura inicial do gelo, faltam dados essenciais para resolver tanto o item (a) quanto o item (b).

Resposta

Não é possível resolver o problema: falta informar a temperatura inicial do cubo de gelo.

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