Question

6- Num calorímetro de capacidade térmica desprezível são colocados 100g de gelo a -10°C sob pressão normal e 20 g de água a temperatura de T. O calor latente de fusão do gelo, calor específico do gelo 0,50 cal/g e de 80cal/g e o calor específico da água líquida 1,cal/g°C o valor de T para que no equilíbrio térmico se tenha apenas água a 0 °C?

Answer 1

Resposta:

Vamos fazer uma previsão.

Quanto de energia a água cede ao gelo a ser resfriada até 0ºC ?

Q=m \cdot c \cdot \Delta T

Q=50\cdot 1 \cdot (20-0) = 1000\text{cal}

Qual a energia necessária para fundir o gelo (L_f=80\text{cal/g}) ?

Q=m\cdot L

Q=20\cdot 80=1600\text{cal}

Agora veja que a energia necessária para fundir totalmente o gelo é maior a energia necessária para resfriar a água, ou seja não há como fundir todo o gelo.

Massa de gelo fundido:

1000=m\cdot 80 \Rightarrow m = 12,5,\text{g}. Agora este gelo se trasformou em água.

Ficamos então com 62,5\text{g} de água e 7,5\text{g} de gelo. Como sabemos, a única temperatura possível da coexistência de água e gelo é a 0^{\circ}\text{C}.