No interior de um calorímetro de capacidade térmica desprezível há uma pedra de gelo a 0 ºC. Injetam-se no calorímetro 5 g de vapor d´água a 100 ºC.
Considere o calor latente de fusão do gelo 80 cal/g, o calor latente de condensação do vapor d´água 540 cal/g e o calor específico da água (líquida) 1 cal/g ºC.
Para que ao ser atingido o equilíbrio térmico em seu interior o calorímetro contenha apenas água na fase líquida, a massa da pedra de gelo deve ser, no máximo, de
- A) 15 g
- B) 20 g
- C) 30 g
- D) 40 g
- E) 60 g
Resposta:
A alternativa correta é letra D) 40 g
Gabarito: LETRA D.
Para que ao ser atingido o equilíbrio térmico em seu interior o calorímetro contenha apenas água na fase líquida, a máxima massa da pedra de gelo é tal que o calor absorvido durante a fusão de toda pedra de gelo seja igual ao calor cedido durante a condensação de toda massa de vapor, somada ao calor cedido durante o resfriamento dessa massa de água condensada até 0°C. Assim, temos que:
m_{gelo} cdot L_{gelo} = m_{vapor} cdot L_{vapor} + m_{vapor} cdot c_{água} cdot Delta theta_{água}
m_{gelo} cdot 80 = 5 cdot 540 + 5 cdot 1 cdot left( 100 - 0 right)
m_{gelo}= dfrac { 3200 } { 80 }
m_{gelo}= 40 , g
Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).
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