Em um recipiente termicamente isolado do exterior, coloca-se uma mistura de gelo e água a 0^circ C, sob pressão normal. Fornecendo certa quantidade de calor à mistura, verifica-se que a temperatura não varia e o volume do sistema diminui 0,5 cm^3. (Dadas as densidades d >=lo =0,92 g / cm^3 e d água =1 g / cm^3á e o calor latente de fusão do gelo LF=80 cal / g )
a) Explique a diminuição do volume do sistema.
b) Calcule a massa de gelo que se transforma em água líquida.
c) Determine a quantidade de calor recebida pela mistura. Resp: b) m=5,75 g ; c ) Q=460 cal

Passo 1

O enunciado descreve uma mistura de gelo e água a 0^circC em recipiente termicamente isolado; ao fornecer calor mantendo a temperatura constante, observa-se uma diminuição de volume de De<a V = -0,5 cm^3. O conteúdo envolve mudança de fase (fusão) e variação volumétrica devido à diferença de densidades; usaremos as densidades e o calor latente para relacionar a massa fundida com a variação de volume e, em seguida, calcular o calor fornecido.

Passo 2

Quando o gelo funde sua densidade aumenta de d>=lo = 0,92 g/cm^3 para dágua = 1 g/cm^3á. Como água líquida ocupa menos volume que o gelo de mesma massa, o derretimento faz o volume total diminuir.

Passo 3

Supondo que massa m de gelo fusiona, o volume inicial de gelo era
Vi = md>=lo
e o volume final de água é
Vf = mdágua á
A redução de volume satisfaz
Vi - Vf = ml(tfrac1d>=lo-tfrac1dáguar)=0,5 cm^3 á
Substituindo d>=lo=0,92 e dágua=1á obtém-se
m = 0,5tfrac10,92-1approx5,75 g

Passo 4

A energia absorvida na fusão é
Q = m,LF = 5,75 gtimes80 cal/g=460 cal

Resposta

b) m = 5,75 g
c) Q = 460 cal

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