Question

Um pedaço de cobre sólido com 6kg, a uma temperatura inicial T, é colocado junto a 2kg de gelo inicialmente a -20°C. O gelo está em um recipiente isolado, com massa desprezível, e nenhum calor é trocado com o ambiente. Depois que o equilíbrio térmico for atingido, há 1,20kg de gelo e 0,80kg de água líquida. Qual era a temperatura inicial do pedaço de cobre? Resposta: 150°C

Answer 1

Vamos calcular a quantidade total de calor cedida pelo cobre pelas fórmulas de calor sensível e latente do gelo(lembrando que calor específico do gelo=0,5Cal/g.C,calor latente de fusão=80Cal/g):

*A temperatura final é de zero graus,pois essa é a única temperatura em que se pode haver gelo e água em equilíbrio.

$Qtotal=Q_{sg}+Q_{lg}\\Qtotal=Mg.Cg.\pi T+Ma.C_l\\Qtotal=2000.0,5.(0-(-20))+800.80\\Qtotal=20000+64000\\Qtotal=84000Cal$

Essa é a quantidade de calorias dada pelo cobre, vamos usar a fórmula de quantidade de calor sensível novamente para calcular a sua temperatura inicial,lembrando que essas calorias ficarão com valor negativo no caso do cobre,pois ele cederá a energia,ou seja, perderá ela.

*Calor específico do cobre=0,09Cal/g.C

$Q=m.C.\pi T\\-84000=6000.9.10^{-2}.(0-To)\\-84000=-540.To\\To=155,5C$

*O valor pode não ter dado exato pelo fato da questão não ter dado o valor exato do calor específico do cobre,então usei o valor aproximado de 0,09Cal/g.C