Trocas de calor: Um cubo de gelo de 100 g , a
, é colocado numa garrafa térmica contendo 1 kg de água a
. Em qual temperatura o sistema atinge o equilíbrio térmico? Dados: o calor específico da água e do gelo iguais a
e
e o calor de fusão do gelo igual a
.
Passo 1
O enunciado diz que um cubo de gelo de massa
, temperatura inicial
, é colocado em água de massa
a
. Dados: calor específico do gelo
, calor específico da água
e calor de fusão do gelo
. O conteúdo é troca de calor sem perda para o ambiente, usando conservação de energia térmica.
Passo 2
Primeiro, calcular o calor necessário para aquecer o gelo de
até
, e depois fundi-lo:
Passo 3
Depois de fundido, a água originada do gelo (massa
) é aquecida de
até a temperatura final
, absorvendo
A água quente inicial (massa
) esfria de
até
, liberando
Passo 4
Pela conservação de energia térmica, o calor perdido pela água quente é igual ao calor ganho pelo gelo:
Isolando
:
Resposta
A temperatura de equilíbrio térmico é aproximadamente
.