Um calorímetro de capacidade térmica desprezível contém gelo a – 20 oC. Nele é injetado vapor d`água a 100 oC.
A figura a seguir representa, em gráfico cartesiano, como suas temperaturas variam em função das quantidades de calor (em módulo) que um cede e, o outro, recebe.
O calor específico da água (líquida) é 1,0 cal/goC e o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g.
Ao ser atingido o equilíbrio térmico, a massa de água na fase líquida contida no calorímetro é
- A) 620g.
- B) 560g.
- C) 500g.
- D) 470g.
- E) 410g.
Resposta:
A alternativa correta é letra D) 470g.
Gabarito: LETRA D.
Vamos indicar no gráfico do enunciado as mudanças de estado físico:
Observando a figura acima, podemos verificar que a massa de gelo absorve 32800 cal (38400-5600) durante sua fusão. Assim, podemos calcular a massa de água na fase líquida resultante desse processo:
Q_{fusão} = m_1 cdot L_{gelo}
32800 = m_1 cdot 80
m_1 = 410 , g
Além disso, podemos verificar que a água condensada cede 6000 cal (38400-32400) durante seu resfriamento. Assim, podemos calcular a massa dessa água da seguinte maneira:
Q_{resfriamento} = m_2 cdot c_{água} cdot Delta T
6000 = m_2 cdot 1,0 cdot left( 100 - 0 right)
m_2 = 60 , g
Então, ao atingir o equilíbrio térmico, a massa de água na fase líquida corresponde à soma da massa de gelo que se fundiu com a massa de água condensada a partir do vapor, ou seja:
m_{total} = m_1 + m_2
m_{total} = 410 + 60
m_{total} = 470 , g
Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).
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