(UNB - Adaptada) Tony Stark, vendo que seus amigos cientistas estavam se divertindo com suas experiências, resolveu misturar uma certa massa de água, a 30°C, com igual quantidade de gelo, a -40°C. Determine, em graus Celsius, a temperatura de equilíbrio da mistura.
Dados: calor latente de fusão do gelo: 80cal/g
calor específico gelo: 0,5 cal/g°C
calor específico água: 1,0 cal/g°C
Pff alguém me ajuda... preciso muito acertar essa questão!!!
Respostas
Olá, tudo bem?
De acordo com o Princípio geral das trocas de calor, se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.
Qa + Qb + Qc +... = 0
Assim, temos que:
Qágua + Qgelo = 0
A quantidade de calor sensível recebida ou cedida por um corpo pode ser calculada através da seguinte fórmula:
Q = m . c . ΔT
Sendo:
Q - quantidade de calor sensível (J ou cal)
m - massa do corpo (kg ou g)
c - calor específico (J/kg.ºC ou cal/g.ºC)
ΔT - variação de temperatura (ºC) (Tfinal - Tinicial)
Lembrando que o bloco de gelo passará por várias mudanças de estado até se transformar totalmente em água líquida, aquecimento até 0ºC (Q1), fusão do gelo (Q2) e o equilíbrio com a água (Q3).
Qágua + Qgelo = 0
Qágua = m . 1 . (Tf - 30)
Q1 = m . 0,5 . (0 - (-40))
Q2 = m . 80
Q3 = m . 0,5 . (Tf - 0)
Como as massas são as mesmas, se anulam!
Qágua + Q1 + Q2 + Q3 = 0
1 . (Tf - 30) + 0,5 . (0 - (-40)) + 80 + 0,5 . (Tf - 0) = 0
Tf - 30 + 20 + 80 + 0,5Tf = 0
1,5Tf +70 = 0
Tf = -70/1,5
Tf = -46,67 ºC
Espero ter ajudado!