Uma pessoa precisa de 1 L de água a 50ºC para fazer uma compressa de água quente. Para isso, ela resolve misturar, no interior de uma garrafa térmica de capacidade térmica desprezível, uma certa quantidade de água à temperatura ambiente de 20ºC com uma outra quantidade de água a 100ºC que ela acabara de ferver. Assinale a alternativa que corresponde às quantidades de água a 20ºC e 100ºC que devem ser misturadas para que a pessoa consiga atingir seu objetivo.
(Dados: calor específico da água: 1 , frac {cal} {g.ºC}; densidade da água: 1 , frac {g} {cm^3};
- A) 100 g a 20℃ com 900 g a 100℃.
- B) 150 g a 20℃ com 850 g a 100℃.
- C) 500 g a 20℃ com 500 g a 100℃.
- D) 625 g a 20℃ com 375 g a 100℃.
- E) 775 g a 20℃ com 225 g a 100℃.
Resposta:
Let's break down the problem step by step. We want to find the quantities of water at 20°C and 100°C that need to be mixed to obtain 1 L of water at 50°C.
First, let's define the quantities of water at 20°C and 100°C as x and y, respectively. We know that the total quantity of water is 1 L, so we can write an equation:
x + y = 1000 g
Since the final temperature of the mixture is 50°C, we can use the principle of heat transfer to write another equation:
(x × 20°C) + (y × 100°C) = (1000 g × 50°C)
Simplifying this equation, we get:
20x + 100y = 50000
Now, we can solve this system of equations using substitution or elimination. Let's use substitution. Rearranging the first equation, we get:
y = 1000 - x
Substituting this into the second equation, we get:
20x + 100(1000 - x) = 50000
Simplifying and solving for x, we get:
x = 625 g
Now, we can find y:
y = 1000 - 625 = 375 g
Therefore, the correct answer is alternative D) 625 g at 20°C and 375 g at 100°C.
This solution makes sense because we need to mix a larger quantity of cooler water with a smaller quantity of hotter water to obtain the desired temperature.
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