Em uma garrafa térmica considerada ideal são colocados 350 g de água a 40ºC e 50 g de gelo a 0ºC. A temperatura de equilíbrio do sistema é

A alternativa correta é letra C) 25,0ºC.

Como a água e o gelo são misturados em uma garrafa térmica, podemos considerar que o sistema é isolado. Assim, a soma das quantidades de calor cedida e recebida é zero. Seja Q_1  a quantidade de calor cedido por 350 g de água ao variar de 40°C até a temperatura final theta_f, Q_2  o calor utilizado para derreter 50 g de gelo e Q_3 o calor utilizado para aquecer 50 g de água até uma temperatura theta_f. Assim, temos que:

Q_1 + Q_2 + Q_3 = 0

Logo,

m_{água} cdot c_{água} cdot ( theta_f - 40 ) + m_{gelo} cdot L_{gelo} + m_{gelo} cdot c_{água} cdot ( theta_f - 0 ) = 0

350 cdot 1 cdot ( theta_f - 40 ) + 50 cdot 80 + 50 cdot 1 cdot theta_f = 0

350 cdot theta_f - 14000 + 4000 + 50 cdot theta_f = 0

400 cdot theta_f = 10000

theta_f = 25°C

Portanto, a resposta correta é a alternativa (C).