Uma cozinheira, moradora de uma cidade praiana, não dispunha de um termômetro e necessitava obter água a uma temperatura de 60 ºC. Resolveu, então, misturar água fervendo com água proveniente de um pedaço de gelo que estava derretendo. Considere o sistema isolado, ou seja, que a troca de calor só se estabeleceu entre as quantidades de água misturadas e, ainda, que a cozinheira usou a mesma xícara

Resposta: D) uma xícara e meia de água fervendo.

Para explicar essa resposta, vamos analisar o problema de termologia apresentado. A cozinheira precisa obter água a uma temperatura de 60°C, mas não dispõe de um termômetro. Ela resolve misturar água fervendo com água proveniente de um pedaço de gelo que estava derretendo. Considerando o sistema isolado, ou seja, que a troca de calor se estabeleceu apenas entre as quantidades de água misturadas, e que a cozinheira usou a mesma xícara nas suas medições.

A água fervendo está a 100°C, e a água do gelo derretendo está a 0°C. Para alcançar a temperatura de 60°C, precisamos encontrar a proporção certa de água fervendo e água do gelo derretendo que devem ser misturadas.

Vamos chamar a quantidade de água fervendo de x e a quantidade de água do gelo derretendo de y. A temperatura final da mistura é dada pela média das temperaturas iniciais, ponderada pelas quantidades de água:

T_f = (100°C)x + (0°C)y / (x + y)

Como a temperatura final desejada é de 60°C, podemos escrever:

60°C = (100°C)x + (0°C)y / (x + y)

Podemos simplificar essa equação para:

60°C(x + y) = 100°Cx

Subtraindo 60°Cx de ambos os lados, obtemos:

60°Cy = 40°Cx

Agora, podemos ver que a proporção entre a quantidade de água fervendo e a quantidade de água do gelo derretendo é de 3:2. Isso significa que, para cada três partes de água fervendo, precisamos de duas partes de água do gelo derretendo.

Portanto, a cozinheira precisaria misturar uma xícara e meia de água fervendo com meia xícara de água do gelo derretendo para obter a temperatura de 60°C.