Question

Um bloco de gelo inicialmente com 800g, é colocado no interior de um calorimetro contendo 2,50kg de água a uma temperatura de 10 C°, verificando-se um aumento de 8% na massa desse bloco, uma vez alcançando o equilíbrio térmico. Considerando que as trocas de calor ocorram entre a água e o gelo, determine a temperatura inicial do gelo

Answer 1

Vamos visualizar a situação inicial:

Massa de gelo = 0,8 kg
Temperatura gelo = x ºC
Massa de água = 2,5 kg
Temperatura da água = 10 ºC
C água = 1 cal/gºC
C gelo = 0,555 cal/gºC
L = -80 cal/g

Agora vamos visualizar a situação final:

Massa de gelo = 0,8 x 8% = 0,865 kg
Temperatura gelo = y ºC
Massa de água = 2,5 - 8% = 2,0 kg
Temperatura da água = Tf ºC

Agora vamos relacionar estas informações para calcularmos a quantidade calor gasta para realizar estas transformações e mudanças de fase:

Qr = Qg + Qa + Ql = 0

Qg = m x c x t

Gelo:
Qg = 800 x 0,555 x (0 - x)
Qg = - 444x


Água:
Diminuindo a temperatura da água até 0ºC: Qa = 2500 x 1 x (0 - 10) =  - 25.000 cal
Transformação de parte da água em gelo: Ql = 500 x - 80  = - 40.000 cal

- 444x - 25.000 - 40.000  = 0
0,444x = 65.000
x = - 146ºC