Em um recipiente termicamente isolado de capacidade térmica 40,0cal/°C e na temperatura de 25 °C são colocados 600 g de gelo a −10 °C e uma garrafa parcialmente cheia, contendo 2,0L de refrigerante também a 25 °C , sob pressão normal. Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível e o refrigerante com características semelhantes às da água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal /g °C e na fase sólida 0,5 cal /g °C , calor latente de fusão de 80,0 cal /g °C bem como densidade absoluta na fase líquida igual a 1,0g/ cm3 , a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, em °C , é
Em um recipiente termicamente isolado de capacidade
térmica 40,0cal/°C e na temperatura de 25 °C são
colocados 600 g de gelo a −10 °C e uma garrafa
parcialmente cheia, contendo 2,0L de refrigerante também
a 25 °C , sob pressão normal.
Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível
e o refrigerante com características semelhantes às da
água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal /g °C e
na fase sólida 0,5 cal /g °C , calor latente de fusão de
80,0 cal /g °C bem como densidade absoluta na fase líquida
igual a 1,0g/ cm3 , a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, em °C , é
- A)-3,0
- B)0,0
- C)3,0
- D)5,0
Resposta:
A alternativa correta é B)
Em um recipiente termicamente isolado de capacidade térmica 40,0cal/°C e na temperatura de 25 °C são colocados 600 g de gelo a −10 °C e uma garrafa parcialmente cheia, contendo 2,0L de refrigerante também a 25 °C, sob pressão normal.
Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível e o refrigerante com características semelhantes às da água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal/g °C e na fase sólida 0,5 cal/g °C, calor latente de fusão de 80,0 cal/g °C bem como densidade absoluta na fase líquida igual a 1,0g/cm³, a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, em °C, é
Para resolver esse problema, precisamos calcular a quantidade de calor necessário para derreter o gelo e aumentar a temperatura do refrigerante até o equilíbrio térmico. Vamos começar calculando a quantidade de calor necessária para derreter o gelo:
Q = m * L = 600 g * 80,0 cal/g °C = 48.000 cal
Agora, vamos calcular a quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura do refrigerante de 25 °C até a temperatura de equilíbrio térmico. Suponha que a temperatura de equilíbrio térmico seja x °C.
Q = m * c * ΔT = 2000 g * 1,0 cal/g °C * (x - 25) °C
Como o sistema está em equilíbrio térmico, a quantidade de calor recebida pelo refrigerante é igual à quantidade de calor cedida pelo gelo:
48.000 cal = 2000 g * 1,0 cal/g °C * (x - 25) °C
Resolvendo para x, encontramos:
x = 25 °C
Portanto, a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema é de 25 °C.
- A)-3,0
- B)0,0
- C)3,0
- D)5,0
A resposta certa é B) 0,0.
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