Em um calorímetro ideal e de paredes adiabáticas, existem 600 g de água líquida a 5 ºC. A esse sistema, são acrescentados mais 400 g de água líquida a 10 ºC e 500 g de gelo a – 60 ºC. Adotando o calor específico da água líquida igual a c_L = 1 cal/(g × ºC), o calor específico do gelo igual a c_G = 0,5 cal/(g × ºC) e o calor latente de fusão do gelo igual a L = 80 cal/g, depois de atingido o equilíbrio térmico, dentro do calorímetro haverá

A resposta correta é a letra B) 900 g de água líquida a 0 ºC e 600 g de gelo a 0 ºC.

Para entender por que essa é a resposta correta, vamos analisar o problema passo a passo. Inicialmente, temos 600 g de água líquida a 5 ºC dentro do calorímetro. Em seguida, são adicionados 400 g de água líquida a 10 ºC e 500 g de gelo a –60 ºC.

Primeiramente, é necessário calcular a variação de temperatura da água líquida. Para isso, usamos a fórmula Q = m × c_L × ΔT, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água, c_L é o calor específico da água líquida (1 cal/(g × ºC)) e ΔT é a variação de temperatura.

Como a temperatura inicial da água é de 5 ºC e a temperatura final é de 0 ºC, a variação de temperatura é de -5 ºC. Além disso, a massa da água é de 600 g + 400 g = 1000 g. Portanto, a quantidade de calor necessária para reduzir a temperatura da água é Q = 1000 g × 1 cal/(g × ºC) × (-5 ºC) = -5000 cal.

Em seguida, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para fundir o gelo. Para isso, usamos a fórmula Q = m × L, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do gelo e L é o calor latente de fusão do gelo (80 cal/g).

Como a massa do gelo é de 500 g, a quantidade de calor necessária para fundir o gelo é Q = 500 g × 80 cal/g = 40000 cal.

Além disso, é necessário calcular a variação de temperatura do gelo. Inicialmente, o gelo está a –60 ºC e, ao final, está a 0 ºC. Portanto, a variação de temperatura é de 60 ºC.

Usando a fórmula Q = m × c_G × ΔT, onde c_G é o calor específico do gelo (0,5 cal/(g × ºC)), podemos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do gelo. Q = 500 g × 0,5 cal/(g × ºC) × 60 ºC = 15000 cal.

Agora, basta somar as quantidades de calor necessárias para reduzir a temperatura da água, fundir o gelo e aumentar a temperatura do gelo. Q_total = -5000 cal + 40000 cal + 15000 cal = 50000 cal.

Como o calorímetro é ideal e as paredes são adiabáticas, a quantidade de calor total é zero. Portanto, a quantidade de calor total deve ser igual à soma das quantidades de calor de cada substância.

A única alternativa que satisfaça essa condição é a letra B) 900 g de água líquida a 0 ºC e 600 g de gelo a 0 ºC.