Misturam-se 200 g de água a
com 800 g de gelo a
. Admita que haja troca de calor apenas entre a água e o gelo.
a) Qual será a temperatura final da mistura?
b) Qual será a massa final de líquido?
Dados: calor específico sensível da água:
; calor específico latente de fusão do gelo:
.
a) Qual será a temperatura final da mistura?
b) Qual será a massa final de líquido?
Dados: calor específico sensível da água:
Passo 1
Então, o que tá rolando? A gente mistura 200 g de água a 20 °C com 800 g de gelo a 0 °C e quer saber:
Conteúdo: calorimetria (troca de calor, calor sensível e calor latente).
O que vamos usar:
Conteúdo: calorimetria (troca de calor, calor sensível e calor latente).
O que vamos usar:
- Fórmula do calor sensível:
- Fórmula do calor latente de fusão:
- Princípio da conservação de energia: “calor perdido pela água = calor ganho pelo gelo”.
Passo 2
Calcular o calor que a água de 200 g libera ao esfriar de 20 °C até 0 °C.
- Aqui usamos
, com g, cal/g °C e °C (o sinal negativo só indica perda de calor). - Módulo do calor liberado:
Passo 3
Calcular o calor necessário para fundir todo o gelo de 800 g a 0 °C.
- Aqui usamos
, com g e cal/g. - Calor de fusão total:
Passo 4
Comparar as duas quantidades de calor:
- Água só entrega 4000 cal, mas para derreter todo o gelo seriam precisos 64000 cal.
- Conclusão: não vai derreter tudo, sobra gelo e a temperatura final fica em 0 °C, que é o ponto de equilíbrio entre gelo e água.
Passo 5
Descobrir quanta massa de gelo consegue derreter com só 4000 cal:
- Usamos
, então
Passo 6
Calcular a massa final de líquido:
- Tínhamos 200 g de água + 50 g de gelo que virou água = 250 g de líquido.
- O restante,
g, fica como gelo.
Resposta
a) Temperatura final: 0 °C
b) Massa final de líquido: 250 g
b) Massa final de líquido: 250 g