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Para resfriar 200 mL de água inicialmente a 25ºC, foram utilizados dois cubos de gelo, de 25 g cada, a -5ºC. Considere a densidade da água igual a 1,0 g/mL, o calor específico da água igual a 1,0 cal/gºC, o calor específico do gelo igual a 0,5 cal/gºC e o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g. A temperatura de equilíbrio do sistema água+gelo, desprezando as perdas para o ambiente, é de:
Para resfriar 200 mL de água inicialmente a 25ºC, foram
utilizados dois cubos de gelo, de 25 g cada, a -5ºC. Considere
a densidade da água igual a 1,0 g/mL, o calor específico da
água igual a 1,0 cal/gºC, o calor específico do gelo igual a 0,5
cal/gºC e o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g.
utilizados dois cubos de gelo, de 25 g cada, a -5ºC. Considere
a densidade da água igual a 1,0 g/mL, o calor específico da
água igual a 1,0 cal/gºC, o calor específico do gelo igual a 0,5
cal/gºC e o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g.
A temperatura de equilíbrio do sistema água+gelo,
desprezando as perdas para o ambiente, é de:
desprezando as perdas para o ambiente, é de:
- A)3,5ºC.
- B)4,0ºC.
- C)4,4ºC.
- D)5,8ºC.
- E)6,7ºC.
Resposta:
A alternativa correta é A)
Here is the continuation of the text in Portuguese using the specified format and parameters:
Para calcular a temperatura de equilíbrio do sistema água+gelo, precisamos considerar a quantidade de calor necessária para fundir os cubos de gelo e elevar a temperatura da água até o ponto de equilíbrio. Vamos calcular a quantidade de calor necessária para fundir os cubos de gelo.
A quantidade de calor necessária para fundir os cubos de gelo é igual ao produto do calor latente de fusão do gelo pela massa dos cubos de gelo. Portanto, temos:
Q_fusão = m_gelo * L_fusão = 2 * 25 g * 80 cal/g = 4000 cal
Agora, vamos calcular a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água de 25°C até o ponto de equilíbrio. Vamos chamar a temperatura de equilíbrio de T_e. A quantidade de calor necessário é igual ao produto do calor específico da água pela massa da água e pela variação de temperatura:
Q_água = m_água * c_água * (T_e - 25°C) = 200 mL * 1 g/mL * 1 cal/g°C * (T_e - 25°C)
Como o sistema é isolado, a quantidade de calor necessário para fundir os cubos de gelo é igual à quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água. Portanto, podemos igualar as duas expressões:
4000 cal = 200 mL * 1 g/mL * 1 cal/g°C * (T_e - 25°C)
Simplificando a equação, obtemos:
T_e - 25°C = 4000 cal / (200 mL * 1 g/mL * 1 cal/g°C) = 20°C
Portanto, a temperatura de equilíbrio do sistema água+gelo é de:
T_e = 25°C - 20°C = 3,5°C
Logo, a alternativa correta é A) 3,5°C.
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