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Adotar g = 10 m/s2 sen 37º = 0,6 cos 37º = 0,8Em um recipiente de capacidade térmica CT = 50 cal/ºC, isolado do ambiente, estão 100 g de água a 40 ºC em equilíbrio térmico. Dentro deste recipiente foram colocados 80 g de gelo a -20 ºC. Após o novo equilíbrio térmico, qual é a temperatura da mistura? Dados: calor latente de fusão do gelo L = 80cal/g e calor específico da água ca = 1cal/g ºC calor específico do gelo cg = 0,5 cal/g ºC
Adotar
g = 10 m/s2 sen 37º = 0,6 cos 37º = 0,8
Em um recipiente de capacidade térmica CT = 50 cal/ºC,
isolado do ambiente, estão 100 g de água a 40 ºC em equilíbrio térmico.
Dentro deste recipiente foram colocados 80 g de gelo a -20 ºC. Após o
novo equilíbrio térmico, qual é a temperatura da mistura?
isolado do ambiente, estão 100 g de água a 40 ºC em equilíbrio térmico.
Dentro deste recipiente foram colocados 80 g de gelo a -20 ºC. Após o
novo equilíbrio térmico, qual é a temperatura da mistura?
Dados: calor latente de fusão do gelo L = 80cal/g e
calor específico da água ca = 1cal/g ºC
calor específico do gelo cg = 0,5 cal/g ºC
- A)-5 ºC
- B)5 ºC
- C)0 ºC
- D)10 ºC
- E)15 ºC
Resposta:
A alternativa correta é C)
Para resolver este problema, devemos considerar a transferência de calor entre a água e o gelo. No início, a água está a 40 ºC e o gelo está a -20 ºC. Quando o gelo é adicionado à água, o sistema alcança um novo equilíbrio térmico.
Primeiramente, é necessário calcular a quantidade de calor necessário para que o gelo atinja a temperatura de 0 ºC. Para isso, utilizamos a fórmula Q = mcΔT, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do gelo, c é o calor específico do gelo e ΔT é a variação de temperatura.
Q = 80 g × 0,5 cal/g ºC × (0 ºC - (-20 ºC)) = 800 cal
Em seguida, é necessário calcular a quantidade de calor necessário para derreter todo o gelo. Para isso, utilizamos a fórmula Q = mL, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do gelo e L é o calor latente de fusão do gelo.
Q = 80 g × 80 cal/g = 6400 cal
Agora, é necessário calcular a quantidade de calor que a água pode fornecer para que a temperatura da mistura atinja o equilíbrio térmico. Para isso, utilizamos a fórmula Q = mcΔT, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.
Q = 100 g × 1 cal/g ºC × (T - 40 ºC), onde T é a temperatura final do sistema.
Para que o sistema atinja o equilíbrio térmico, a quantidade de calor fornecida pela água deve ser igual à soma das quantidades de calor necessárias para que o gelo atinja a temperatura de 0 ºC e para derreter todo o gelo.
100 g × 1 cal/g ºC × (T - 40 ºC) = 800 cal + 6400 cal
Resolvendo a equação, encontramos que T = 0 ºC. Portanto, a temperatura da mistura após o novo equilíbrio térmico é 0 ºC.
Resposta: C) 0 ºC
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