Question

(Fuvest-SP) — Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30 ºC e uma pedra de gelo de 50 g, à temperatura de -10 ºC.

Após o equilíbrio térmico,

A
todo o gelo derreteu, e a temperatura de equilíbrio é 7 °C.

B
todo o gelo derreteu, e a temperatura de equilíbrio é 0,4 °C.

C
todo o gelo derreteu, e a temperatura de equilíbrio é 20 °C.

D
nem todo o gelo derreteu, e a temperatura de equilíbrio é 0 °C.

E
o gelo não derreteu, e a temperatura de equilíbrio é – 2 °C.

Answer 1

Dados:

Calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C

Calor específico da água= 1,0 cal/g°C

Calor latende de fusão do gelo = 80 cal/g

Resolução:

Sempre vamos estabelecer um parâmetro para esse tipo de exercício, para podermos comparar nossas amostras de calor. Gosto de utilizar o 0°C.

1- Vamos primeiramente ver o quanto de calor a água pode fornecer ao gelo, levando ela até 0°C (lembrando que todo o calor cedido é igual ao recebido, né? ):

Q=m.c.Δθ -> Q=200.1.(0-30) -> Q= -6000 cal (o menos indica que o calor foi cedido).

2- Agora vamos ver o quanto o gelo precisa para chegar a 0°C:

Q=m.c.Δθ -> Q=50.0,5.(0-(-10)) -> Q=250 cal

Como vemos em 1 e 2, a água é capaz de aquecer todo o gelo (levá-lo a 0°C), e ainda sobram -6000+250= -5750 cal , que serão utilizadas para derreter o gelo.

3- Vamos ao calor que o gelo precisa para derreter:

Q=m.L -> Q=50.80 -> Q=4000 cal

Mesmo derretendo todo o gelo, ainda sobram -5750+4000= -1750 cal, que vamos usar para aquecer toda a água (o gelo derreteu todo!).

4- Vamos ver o quanto esse calor que sobrou consegue aquecer a nossa mistura:

Q=m.c.Δθ -> 1750=(200+50).1.(Θ – 0) -> Θ= 7°C

Vemos que a mistura chegou a uma temperatura final de 7°C.

Alternativa A.

Espero ter ajudado.

LEMBRE-SE DE ESCOLHER A MELHOR RESPOSTA.