Em um recipiente são colocados 160g de gelo a 0 °C em 200g de água a 20 °C. Considerando-se que não ocorreu troca de calor com o meio externo e sabendo que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g e o calor específico da água é 1 cal/g • °C, calcule (a) qual a temperatura final da mistura e (b) qual a massa de água líquida após atingido o equilíbrio térmico?
Respostas
Suposição 1 : qual calor a água perderia para esfriar o seu máximo, que é 0°C?
Q = m.c.ΔT
Q = 200.1.(0-20)
Q = -4000 cal
Suposição 2 : quantas calorias o gelo precisaria ganhar para derreter completamente?
Q = m.L
Q = 160.80
Q = 12800 cal
Perceba que, para o gelo derreter complemente, ele necessita de uma quantidade de energia muito maior do que a água consegue oferecer. Qual a conclusão disso? Uma parte do gelo irá derreter, ficando líquida à 0°C , a parte do gelo que não derreteu continua com °C e a água, inicialmente á 20°C , ficará com °0, pois transferirá a sua energia para derreter o máximo de gelo que conseguir.
Logo, a temperatura final de equilíbrio é 0°C .
Para descobrir a massa líquida final precisamos descobrir quantos gramas de gelo derreteram . Sabendo que foi usado 4000 cal para derreter o gelo, temos :
Q = m.L
4000=m.80
m= 50 g de gelo derreteram
Somando a massa do gelo que derreteu com a massa inicial de água líquida, temos
: 200 g + 50 g = 250 g de água líquida
Bons estudos!