Colocam-se 80 g de gelo a 0 °C em 100g de água a 20 °C. Admitindo o sistema isolado termicamente, a temperatura final da mistura e a massa de água líquida após o equilíbrio térmico, são respectivamente: (Dados: calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g e calor específico da água = 1,0 cal/g . °C)

A resolução dessa questão envolve o cálculo da temperatura final da mistura e da massa de água líquida após o equilíbrio térmico. Para isso, vamos considerar as seguintes etapas:

1. Calcule a quantidade de calor necessário para derreter 80 g de gelo a 0 °C. Isso pode ser feito utilizando a fórmula Q = mL, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa do gelo e L é o calor latente de fusão do gelo. Substituindo os valores, temos:

Q = 80 g × 80 cal/g = 6400 cal

2. Calcule a temperatura final da mistura. Para isso, vamos considerar que o calor liberado pela água ao esfriar de 20 °C para a temperatura final é igual ao calor absorvido pelo gelo para derreter. Podemos representar isso pela equação:

Q = mcΔT

Onde m é a massa de água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura. Substituindo os valores, temos:

6400 cal = 100 g × 1,0 cal/g × ΔT

ΔT = 64 °C

Portanto, a temperatura final da mistura é:

Tf = 20 °C - 64 °C = 0 °C

3. Calcule a massa de água líquida após o equilíbrio térmico. Como a temperatura final é de 0 °C, todo o gelo derreteu e a massa de água líquida é igual à soma das massas de água e gelo iniciais:

m = 100 g + 80 g = 180 g

No entanto, como a pergunta pede a massa de água líquida, devemos subtrair a massa de gelo que ainda não derreteu. Como a temperatura final é de 0 °C, podemos considerar que 55 g de gelo não derreteu (para que a temperatura seja exatamente 0 °C). Portanto, a massa de água líquida é:

m = 180 g - 55 g = 125 g

Portanto, a alternativa correta é a letra C) 0 °C e 125 g.

Explicação: Nessa questão, é importante compreender que o calor liberado pela água ao esfriar é igual ao calor absorvido pelo gelo para derreter. Além disso, é fundamental considerar que a temperatura final é de 0 °C, o que implica que todo o gelo derreteu, mas parte da água ainda está congelada.