Question

5. (Udesc-SC) Um atleta, ao final de uma partida
de futebol, deseja tomar água gelada. Para satisfazer sua vontade, o atleta coloca 100 g de gelo em sua garrafa térmica que contém 450
de água à temperatura de 20 °C. Sabendo que o gelo se funde e está a uma temperatura de 0 °C, a temperatura final atingida pela água, na situação de equilíbrio térmico, é:

a) 2,0 °C
b) 34,0 °C
c) 2,5 °C
d) 1,5 °C
e) 16,0 °C​

Answer 1

Alternativa correta letra A.

• Introdução:

A calorimetria estuda a transferência de energia entre corpos, chamada de calor, e a influência dessa energia na temperatura. Temos dois tipos de calor: o sensível e o latente.

➯ Calor sensível: É usado quando há a variação de temperatura de um corpo. Depende do calor específico da substância:

                                           $\boxed{\bf Q = m \cdot c \cdot \Delta T}$

Sendo:

➯ Q = Quantidade de calor, em calorias (cal);

➯ m = massa, em g;

➯ c =  calor específico da substância, em cal/g.°C;

➯ ΔT = variação da temperatura, em Celsius (°C);

Essas unidades de medida podem variar.

➯ Calor latente: Está presente quando há a mudança de estado físico de um corpo. Depende do calor latente de vaporização ou fusão da substância:

                                              $\boxed{\bf Q = m \cdot L}$

Sendo:

➯ Q = Quantidade de calor, em calorias (cal);

➯ m = massa, em g;

➯ L =  calor latente da substância, em cal/g;

Essas unidades de medida podem variar.

• Questão:

5. Todo o calor cedido pela água é recebido pela pedra de gelo. Desse modo, o somatório dos calores é igual a zero. Nesse caso, precisamos saber quantas calorias o gelo precisa para derreter, e depois calculamos a variação de temperatura.

➯ Calor para o gelo derreter:

$\bf Q = m \cdot L$

$\bf Q = 100 \cdot 80$

$\boxed {\bf Q = 8000}$

O calor necessário para derreter o gelo é de 8.000 calorias.

➯ Calor cedido pela água:

$\bf Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

$\bf Q = 450 \cdot 1 \cdot 20$

$\boxed {\bf Q = 9000 }$

O calor que pode ser cedido pela água é de 9000 calorias.

Sabemos que de todas as calorias cedidas, 8000 serão gastas para derreter o gelo. Então, teremos:

$\bf Q_t = 9000 - 8000$

$\bf Q_t = 1000$

O calor que sobrou, de 1000 calorias, será usado para variar a temperatura da água. Note que agora temos 550g de água, pois o gelo derreteu:

$\bf Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

$\bf 1000 = 550 \cdot 1 \cdot \Delta T$

$\bf 1000 = 550 \cdot \Delta T$

$\bf \Delta T = \dfrac{1000}{550}$

$\boxed{\bf \Delta T \approx 2}$

A temperatura de equilíbrio é de aproximadamente 2°C.

Saiba mais sobre termodinâmica em:

https://brainly.com.br/tarefa/31533825?answeringSource=undefined

Espero ter ajudado!