Enunciado

Um lingote de prata de 4,0 kg é retirado de um forno com temperatura igual a 750 ° C e colocado sobre um grande bloco de gelo a 0 ° C . Supondo que todo o calor liberado pelo lingote de prata seja usado para fundir o gelo, qual é a quantidade de gelo que deve ser fundida?

Passo 1

Um grande bloco de gelo implica que resta gelo, então T 2 = 0   ° C (temperatura final). O calor vem fora do lingote e no gelo. O fluxo de calor líquido é zero. O lingote tem uma mudança de temperatura e o gelo tem uma mudança de fase.

Passo 2

Q s i s t e m a = 0 ; calculando Q para cada componente do sistema:

Lingot:

Q l i n g o t e = m c ∆ T = 4,00   k g 234 J k g ⋅ K 0   ℃ - 750   ℃ = - 7,02 × 10 5   J

Passo 3

Gelo:

Q g e l o = + m L f ,

onde m é a massa do gelo que muda de fase (derrete)

Q s i s t e m a = 0 nos diz que:

Q l i n g o t e + Q g e l o = 0 ,

Assim:

- 7,02 × 10 5   J + m 334 × 10 3 J k g = 0

Implica que:

m = 7,02 × 10 5   J 334 × 10 3 J k g = 2,10   k g

O líquido produzido pela mudança de fase permanece em 0   ° C , uma vez que está em contato com gelo.

Resposta

2,10   k g

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