Enunciado

Um frasco de viro contendo 16,0 g de amostra de uma enxima é esfriado e um banho contendo água e 0,120 kg de gelo. O calor especifico da amostra é 2250 J / k g ⋅ K ; o frasco de vidro possui massa de 6,0 g e calor especifico igual a 2800 J / k g ⋅ K . Qual é a quantidade de gelo que se funde para esfriar a amostra da enzima da temperatura ambiente ( 19,5 ° C ) até a temperatura final do banho de gelo?

Passo 1

Para uma mudança de temperatura Q = m c Δ T . Para uma transição de fase de fusão Q = m L f . O Q total para o sistema (amostra, frasco e gelo) é zero.

O gelo permanece, então a temperatura final é de 0,0   ° C . Para a água, L f = 3,34 × 10 5   J / k g .

Passo 2

Para a amostra:

Q a m o s t r a = m a m o s t r a c a m o s t r a ∆ T a m o s t r a = 16,0 × 10 - 3   k g 2250 J k g ⋅ K - 19,5   ℃ = - 702   J .

Para o frasco:

Q f r a s c o = m f r a s c o c f r a s c o ∆ T f r a s c o = 6 × 10 - 3 k g 2800 J k g ⋅ K - 19,5   ℃ = - 328   J .

Passo 3

Para o gelo que derrete, Q g = m L f .

∑ Q = 0 nos dá:

m L f - 702   J - 328   J = 0

E

m = 3,08 × 10 - 3   k g = 3,08   g .

Apenas uma pequena fração do gelo derrete. A água para o gelo derretido permanece em 0   ° C e não tem fluxo de calor.

Resposta

3,08   g

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