São misturados 50 g de água a 20^circ C com 20 g de gelo a 0^circ C em um calorímetro de capacidade térmica desprezível. O calor latente de fusão do gelo é de 80 cal / g e o calor específico da água é de 1 cal / g^circ C. A temperatura final da mistura é, em ^circ C, de:
a) 20
b) 8,5
c) 10
d) 12
e) 0

Passo 1

O enunciado mistura 50,g de água a 20^circC com 20,g de gelo a 0^circC, em calorímetro de capacidade térmica desprezível. Dados: calor latente de fusão L=80, cal/g e calor específico da água c=1, cal/(g,^circ C). Queremos a temperatura final Tf.

Passo 2

Calculamos o calor que a água libera ao resfriar de 20^circC até uma temperatura T>=0:
Qlib = mágua,c,(20 - T) = 50cdot1cdot(20 - T)=1000 - 50T(cal) á
Calculamos o calor necessário para derreter todo o gelo e depois aquecer a água resultante de 0^circC até T:
Qreq = m>=lo,L + m>=lo,c,(T - 0) =20cdot80 + 20cdot1cdot T =1600 +20T(cal)

Passo 3

Igualando Qlib=Qreq teríamos
1000 - 50T =1600 +20T Longrightarrow -600 =70T Longrightarrow T = -60070approx -8,6^circC,
o que é impossível (temperatura abaixo de 0^circC).
Como não há calor suficiente para derreter todo o gelo, a mistura atinge equilíbrio térmico a 0^circC com parte do gelo ainda intacto.

Resposta

0

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