Em um calorímetro de capacidade 44 cal/ºC, inicialmente a 24,0 ºC, colocamos 10,0 kg de gelo a 0 ºC, e 74 g de água a 90,0 ºC. Calcule, em ºC, a temperatura de equilíbrio do calorímetro. Dados: Cágua = 1,00 cal/g.ºC Lfusão = 80 cal/g.
de água a 90,0 ºC. Calcule, em ºC, a temperatura de equilíbrio do calorímetro.
Cágua = 1,00 cal/g.ºC
- A)0
- B)12
- C)26
- D)38
- E)90
Resposta:
A alternativa correta é A)
Para resolver esse problema, vamos considerar as seguintes etapas:
1. O gelo a 0 ºC absorve calor do calorímetro e da água quente para se fundir e aumentar sua temperatura até a temperatura de equilíbrio.
2. A água quente a 90,0 ºC transfere calor para o calorímetro e o gelo para diminuir sua temperatura até a temperatura de equilíbrio.
3. O calorímetro, inicialmente a 24,0 ºC, absorve ou libera calor para se adaptar à temperatura de equilíbrio.
Vamos calcular a quantidade de calor necessária para fundir o gelo e aumentar sua temperatura até a temperatura de equilíbrio:
Qfusão = mgelo × Lfusão = 10.000 g × 80 cal/g = 800.000 cal
Vamos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do gelo de 0 ºC até a temperatura de equilíbrio:
Qaumento = mgelo × Cágua × ΔT = 10.000 g × 1,00 cal/g × ΔT
Vamos calcular a quantidade de calor transferida pela água quente:
Qágua = mágua × Cágua × ΔT = 74 g × 1,00 cal/g × (90,0 ºC - Teq)
Vamos calcular a quantidade de calor absorvido pelo calorímetro:
Qcalorímetro = Ccalorímetro × ΔT = 44 cal/ºC × (Teq - 24,0 ºC)
Como o sistema está em equilíbrio, a soma das quantidades de calor deve ser igual a zero:
Qfusão + Qaumento + Qágua + Qcalorímetro = 0
Substituindo os valores, temos:
800.000 cal + 10.000 g × 1,00 cal/g × ΔT + 74 g × 1,00 cal/g × (90,0 ºC - Teq) + 44 cal/ºC × (Teq - 24,0 ºC) = 0
Resolvendo a equação, encontramos:
Teq = 0 ºC
Portanto, a temperatura de equilíbrio do calorímetro é 0 ºC.
Deixe um comentário