Suponha que apliquemos no bloco de gelo da questão anterior apenas 210 kJ de calor. Qual será, então, o estado final e a temperatura da água?
Dados: c >=lo =2,22 kJ / kg K; Cágua =4,18 kJ / kg K ; Lf=333,5 kJ / kg

Passo 1

Beleza, vou recapitular: a gente tem um bloco de gelo de massa
m = 1,kg
e temperatura inicial
Ti = -20,^circC
(assumindo o mesmo da questão anterior). Aplicamos
Q = 210,kJ
de calor. O conteúdo é calorimetria, usando calor sensível
Q = m,c,De
e calor latente
Q = m,Lf,
Os dados são
$$c_{gelo} = 2{,}22,\mathrm{kJ/(kg,K)},\quad
c_{água} = 4{,}18,\mathrm{kJ/(kg,K)},\quad
L_f = 333{,}5,\mathrm{kJ/kg},. $$

Passo 2

Primeiro, quanto calor pra aquecer o gelo de –20 °C até 0 °C?
Q1 = m,c>=lo,(Tf - Ti) = 1cdot 2,22cdot(0 - (-20)) = 44,4,kJ,

Passo 3

Sobra calor para derreter parte do gelo:
Qsobra = Qtotal - Q1 = 210 - 44,4 = 165,6,kJ,

Passo 4

Calor pra fundir todo o gelo seria
Qfusãototal = m,Lf = 1cdot333,5 = 333,5,kJ, ã
Como f = QsobraLf = 165,6333,5 approx 0,497 ;l(approx49,7%r), , só rola fusão parcial. A fração derretida é

Passo 5

Não sobra calor depois da fusão parcial, então não há aumento de temperatura: tudo fica a
0,^circC,

Resposta

Estado final: mistura de gelo e água a (cerca de 49,7 % do gelo derretido).

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