300 gramas de gelo 0^circ C a foram adicionados a 400 gramas de água a 55^circ C. Assinale a opção CORRETA para a temperatura final do sistema em condição adiabática.

Resposta: C) 0°C

Para resolver esse problema, precisamos considerar as seguintes etapas:

1. O gelo a 0°C é adicionado à água a 55°C. Isso significa que o gelo começará a derreter, absorvendo calor da água.

2. A quantidade de calor necessária para derreter 300 g de gelo é igual ao produto da massa do gelo pela sua calor de fusão: Q = m * L = 300 g * 80 cal/g = 24000 cal.

3. Além disso, o gelo também absorverá calor da água para aumentar sua temperatura de 0°C para a temperatura final do sistema. A quantidade de calor necessária para isso é igual ao produto da massa do gelo pela sua calor específico e pela variação de temperatura: Q = m * c * ΔT = 300 g * 0,50 cal/g°C * (Tf - 0°C), onde Tf é a temperatura final do sistema.

4. A água a 55°C transfere calor para o gelo. A quantidade de calor transferida é igual ao produto da massa da água pela sua calor específico e pela variação de temperatura: Q = m * c * ΔT = 400 g * 1 cal/g°C * (55°C - Tf).

5. Como o processo ocorre em condições adiabáticas, a soma das quantidades de calor absorvidas pelo gelo e pela água é igual a zero: Q1 + Q2 + Q3 = 0.

Substituindo as expressões acima, obtemos a equação: 24000 cal + 300 g * 0,50 cal/g°C * (Tf - 0°C) + 400 g * 1 cal/g°C * (55°C - Tf) = 0.

Resolvendo essa equação, encontramos que a temperatura final do sistema é Tf = 0°C.

Portanto, a alternativa correta é C) 0°C.

Explicação:

O processo de derretimento do gelo ocorre à temperatura constante de 0°C, pois o gelo absorve calor da água para derreter. Após o derretimento, o sistema atinge o equilíbrio térmico, e a temperatura final é igual a 0°C.