Question

Gelo-seco nada mais é que gás carbônico (CO2) solidificado e sua aplicação vai de efeitos especiais em shows à conservação de alimentos. Tal substância é conhecida desde meados do século XIX e recebeu esse nome devido ao fato de não passar pela fusão, quando submetida à pressão atmosférica e à temperatura ambiente

Answer 1

Considere um cubo de 0,10 kg de gelo seco, a – 78°C, e um bloco de gelo comum de 1,0 kg, a – 10°C, colocados em um recipiente. 
Desprezando a capacidade térmica do recipiente e a troca de calor com oambiente:

a) Determine a temperatura de equilíbrio térmico;b) Descreva os elementos que comporão o sistema no equilíbrio térmico. 

Dados: 
Temperatura de sublimação do gelo seco = – 78°C 
Temperatura de fusão do gelo comum = 0°C 
Calor latente de vaporização do gelo seco = 134 cal/g 
Calor específico do vapor de gelo seco = 0,20 cal/g°C 
Calor específico do gelo comum = 0,50 cal/g°C


Olá,
para resolver esta questão utilizamos as equações da calorimetria: 
Q = m.c.ΔT => equação do calor sensível, tipo de calor trocado quando não há mudança de fase;

em que m = massa; c = calor específico da substância; ΔT = variação de temperatura

Q = L.m => equação do calor latente, envolvido na mudança de fase
L = constante de proporcionalidade envolvida na transição de fase.

Massa do gelo seco = 0,10kg ou 100g 
Ti =  – 78°C 
Massa do gelo = 1000g
Ti = -10°C
No equilíbrio térmico a soma dos calores trocados entre os corpos é = 0Em relação ao gelo seco, ocorre mudança de fase, a sublimação, e o vapor de CO2 formado trocará calor com a H2O, então suas equações serão:


100g.134 cal/g => calor latente
100g.0,20 cal/g°C.(Tf-(-78)) => calor sensível

Em relação ao gelo de H2O, a equação será do calor sensível:
1000g. 0,50 cal/g°C.(Tf- (-10))

Somando as equação e igualando a 0:

100g.134 cal/g + 100g.0,20 cal/g°C.(Tf-(-78)) + 1000g. 0,50 cal/g°C.(Tf- (-10)) = 0

13400 + 20Tf + 1560 + 500Tf + 5000 = 0

19960 = -20Tf -500Tf

998 = Tf

-38,4 = Tf

a) A temperatura de equilíbrio térmico é -38,4°C.

b) como a temperatura é abaixo de 0°C, e acima da sublimação do CO2, o sistema será composto por gelo de H2O e vapor de CO2.