Question

Gelo é o estado sólido da água cristalizada no sistema cristalino hexagonal. Seu aspecto é vítreo e semitransparente. A sua densidade é inferior à da água, ficando em 0,9178 grama por centímetro cúbico. O seu ponto de fusão é de 0 grau Celsius a uma atmosfera de pressão.
100g de gelo em 0°C são colocados em em 200g de água em 49°C.
Tal sistema é isolado termicamente. Depois de passar um tempo o gelo derrete por completo, levando as 300g de água a 6°C . Assumindo que o calor específico da água líquida tem um valor constante C=1cal/g°C . Calcule o calor latente de fusão da água.​

Answer 1

Resposta:

O calor latente de fusão da água calculado é:

$\boxed{L_{fusao} = 80 \ cal/g }$

Explicação:

O problema pode ser resolvido a partir da "equação do calorimetro" (conservação da energia). Como o calorimetro (recipiente) é isolado termicamente, não há troca de calor entre o interior (sistema) e o meio externo. A troca de calor ocorre apenas entre os constituintes do sistema e

$\mid Q_{cedido} \mid = \mid Q_{absorvido} \mid$

Ou seja o calor absorvido por uma parte do sistema deve ser igual ao calor cedido pela outra parte. Nesse problema, os 200g de água quente (49 °C) cedem calor e os 100g de gelo absorvem (inicialmente para derreter, absorvendo calor latente, e depois para a água resultante ser aquecida 0°C  até 6°C). A equação acima também pode ser escrita como:

$Q_{cedido} + Q_{absorvido} = 0$

$m_{gelo} \cdot L_{fusao} + m_{gelo} \cdot c_{agua} \cdot \Delta T_{agua \ do \ gelo} + m_{agua \ quente} \cdot c_{agua} \cdot \Delta T_{agua \ quente} = 0$

Substituindo os valores dados para o gelo e a água quente,

$100 \cdot L_{fusao} + 100 \cdot 1 \cdot (6 -0) + 200 \cdot 1 \cdot (6 - 49) = 0$

$100 \cdot L_{fusao} + 600 - 8.600 = 0$

$L_{fusao} = \frac{8000}{100}$

$\boxed{L_{fusao} = 80 \ cal/g }$

Answer 2

Resposta:

Gelo é o estado sólido da água cristalizada no sistema cristalino hexagonal. Seu aspecto é vítreo e semitransparente. A sua densidade é inferior à da água, ficando em 0,9178 grama por centímetro cúbico. O seu ponto de fusão é de 0 grau Celsius a uma atmosfera de pressão.