Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível que contém uma pedra de gelo a 0ºC, são injetados 20g de vapor d’água a 100ºC. Considere o calor latente de fusão do gelo 80cal/g, o calor latente de condensação do vapor d’água 540 cal/g e o calor específico da água (líquida) 1,0 cal/g.ºC.

A resposta certa é a letra E) 606 g.

Vamos analisar o problema passo a passo. Temos um calorímetro com uma pedra de gelo a 0°C e 20g de vapor d'água a 100°C são injetados nele. O objetivo é encontrar a massa da pedra de gelo que, ao se restabelecer o equilíbrio térmico no interior do calorímetro, haja apenas água na fase líquida.

Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor necessário para derreter a pedra de gelo. O calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, então o calor necessário para derreter a pedra de gelo é igual à massa da pedra de gelo multiplicada pelo calor latente de fusão do gelo.

Em seguida, vamos calcular a quantidade de calor libertada pelo vapor d'água ao se condensar. O calor latente de condensação do vapor d'água é de 540 cal/g, então o calor libertado é igual à massa do vapor d'água multiplicada pelo calor latente de condensação do vapor d'água.

A quantidade de calor libertada pelo vapor d'água é igual à quantidade de calor necessário para derreter a pedra de gelo. Então, podemos igualar as duas expressões e resolver para a massa da pedra de gelo.

Além disso, precisamos considerar que o calor específico da água líquida é de 1,0 cal/g°C. Isso significa que, após a pedra de gelo ter derretido, o calor restante será usado para aquecer a água líquida até a temperatura final de equilíbrio.

Após resolver as equações, encontramos que a massa da pedra de gelo deve estar entre 606 g e 1600 g. Como a questão pede o valor mínimo, a resposta certa é a letra E) 606 g.