Q11 - Um cubo de gelo de
é colocado
em um recipiente contendo 1 g de água a
. Considere que a capacidade térmica do recipiente é desprezível. Determine:
(a) A temperatura de equilíbrio do sistema.
(b) A composição final do sistema, especificando as massas de água líquida e de gelo presentes no equilíbrio.
em um recipiente contendo 1 g de água a
(a) A temperatura de equilíbrio do sistema.
(b) A composição final do sistema, especificando as massas de água líquida e de gelo presentes no equilíbrio.
Passo 1
Vamos resumir o enunciado e identificar os dados necessários. Temos um cubo de gelo de massa
inicialmente a
e
de água líquida a
. Desprezamos a capacidade térmica do recipiente. Precisamos da temperatura de equilíbrio e das massas finais de gelo e de água. Os parâmetros que usaremos (valores típicos) são:
Passo 2
Calcular o calor que a água à
libera ao esfriar até
. Esse calor é
Passo 3
Calcular o calor que o gelo absorve para se aquecer de
até
. Esse calor é
Passo 4
Comparar
com
. Como a água libera menos calor do que o necessário para aquecer todo o gelo até
, a temperatura de equilíbrio será
, com parte da água líquida congelando para fornecer o calor faltante.
Passo 5
Determinar o calor faltante para aquecer o gelo até
:
Esse calor vem da solidificação de certa massa
de água líquida, liberando
Passo 6
Calcular as massas finais de água e gelo no equilíbrio a
. Da água inicial de
, congelam
, sobrando
O gelo inicial de
permanece inteiro e ainda ganha os
que congelaram, totalizando
Resposta
A temperatura de equilíbrio é
.
A massa final de água líquida é e a de gelo é
.
A massa final de água líquida é