Um ciclista decide fazer um treino de bicicleta num dado instante. Naquele momento não encontrou água gelada em seu refrigerador, somente uma pedra de gelo. Ele decide assim colocar esta pedra de gelo em sua garrafa térmica com água. Considere que este recipiente possua 600 ml de água a 22 °C e que o gelo inserido pelo ciclista possua 12 g e esteja a 0 °C. Considerando uma garrafa térmica p erfeita, onde não há trocas de energia com o ambiente, qual a temperatura da água depois que todo o gelo derrete e o equilíbrio térmico é atingido? (Dados: 1ml = 1cm3 ; densidade da água = 1g/cm3 ; calor específico da água = 4180J/(kg.K); calor latente de fusão do gelo = 334 x 103 J/kg)
Um ciclista decide fazer um treino de bicicleta num dado instante. Naquele momento não encontrou água gelada em seu refrigerador, somente uma pedra de gelo. Ele decide assim colocar esta pedra de gelo em sua garrafa térmica com água. Considere que este recipiente possua 600 ml de água a 22 °C e que o gelo inserido pelo ciclista possua 12 g e esteja a 0 °C. Considerando uma garrafa térmica p erfeita, onde não há trocas de energia com o ambiente, qual a temperatura da água depois que todo o gelo derrete e o equilíbrio térmico é atingido? (Dados: 1ml = 1cm3 ; densidade da água = 1g/cm3 ; calor específico da água = 4180J/(kg.K); calor latente de fusão do gelo = 334 x 103 J/kg)
- A)16,5 °C
- B)17,0 °C
- C)18,5 °C
- D)20,0 °C
- E)21,5 °C
Resposta:
A alternativa correta é D)
Vamos resolver esse problema passo a passo! Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor necessário para derreter o gelo. Para isso, utilizamos a fórmula do calor latente de fusão do gelo:
Q = m * L
Onde Q é o calor, m é a massa do gelo (12g) e L é o calor latente de fusão do gelo (334 x 103 J/kg). Convertendo a massa de gramas para quilogramas, temos:
m = 12g = 0,012 kg
Então:
Q = 0,012 kg * 334 x 103 J/kg = 4008 J
Agora, precisamos calcular a quantidade de calor que o gelo absorveu da água para derreter. Para isso, utilizamos a fórmula do calor específico da água:
Q = m * c * ΔT
Onde Q é o calor, m é a massa da água (600 ml = 600 g = 0,6 kg), c é o calor específico da água (4180 J/(kg.K)) e ΔT é a variação de temperatura.
Como o gelo está a 0 °C e a água está a 22 °C, a variação de temperatura é:
ΔT = Tf - Ti = 0 °C - 22 °C = -22 °C
Substituindo os valores, temos:
4008 J = 0,6 kg * 4180 J/(kg.K) * ΔT
ΔT = -4008 J / (0,6 kg * 4180 J/(kg.K)) = -1,59 °C
Portanto, a temperatura final da água é:
Tf = Ti + ΔT = 22 °C - 1,59 °C = 20,41 °C
Arredondando para a opção mais próxima, temos:
Tf ≈ 20,0 °C
Logo, a resposta correta é a opção D) 20,0 °C.
Deixe um comentário