Em uma experiência no laboratório, foram colocados 480g de cubos de gelo a 0ºC, em um recipiente (calorímetro) de alumínio de 20g, também a 0ºC. Em seguida, 750 mL de água foram despejados dentro desse recipiente. O valor mais próximo da temperatura final da mistura é:

A resposta certa é a letra D) 17,5°C.

Vamos entender por que isso ocorre. Nessa experiência, inicialmente, temos 480g de cubos de gelo a 0°C em um recipiente (calorímetro) de alumínio de 20g, também a 0°C. Em seguida, 750 mL de água são despejados dentro desse recipiente.

Para encontrar a temperatura final da mistura, precisamos considerar a transferência de calor entre o gelo e a água. O gelo, inicialmente a 0°C, começa a derreter e absorve calor da água. Enquanto isso, a água perde calor e se resfria.

O calor específico do gelo é de aproximadamente 2,05 J/g°C, e o calor específico da água é de aproximadamente 4,18 J/g°C. Além disso, o calor de fusão do gelo é de aproximadamente 334 J/g.

Para calcular a temperatura final da mistura, podemos considerar que toda a água é igualmente distribuída entre o gelo e o recipiente. Isso significa que a temperatura final da mistura será uma média ponderada das temperaturas iniciais do gelo e da água.

Usando as fórmulas de transferência de calor e considerando que o calor específico do alumínio é muito menor em comparação ao do gelo e da água, podemos calcular a temperatura final da mistura.

Após os cálculos, encontramos que a temperatura final da mistura é de aproximadamente 17,5°C, que é a resposta certa.

É importante notar que, nesse tipo de experiência, é fundamental considerar a transferência de calor entre os materiais envolvidos e utilizar as fórmulas adequadas para calcular a temperatura final da mistura.