Em um recipiente adiabatico, de capacidade termica desprezivel, sao colocados 400 g de agua a 10°C e 200 g de gelo a -15°C. se apos algum tempo, Estabelecido o equilibrio termico, introduzirmos nesse recipiente um termometro ideal, que temperatura ele ira registrar? Dados: calor especifico da agua = 1,0 cal/°C; calor latente de fusao do gelo= 80 cal/g.
Respostas
Para abaixar a temperatura do gelo de -15°C para 0°C é necessário fornecer:
Q = 200 . 1 / 2 . 15
Q = 1500 cal
E para fazer todo o gelo derreter é necessário mais:
Q = 200 . 80
Q = 16000 cal
Vejamos o quanto a água pode fornecer:
Q = 400 . 1 . ( 0 - 10 )
Q = 4000 cal
Bem, a água pode fornecer um quantidade de energia que pode fazer o gelo de -15°C ir para 0°C e sobram ainda:
4000 - 1500 = 2500 cal
Porém esses 2500 não são suficientes para fundir ( derreter ) todo o gelo, então uma pequena parte é derretida mas a maioria ainda é gelo, portanto a temperatura final do sistema é 0°C.
O termômetro irá registrar a temperatura de 0°C.
O calor sensível é aquele que, ao ser fornecido ou retirado de um corpo, provoca uma variação da sua temperatura.
Podemos calcular o calor sensível por meio da seguinte equação -
Q = mcΔT
Onde,
m - massa
c - calor específico
ΔT - variação da temperatura
O calor latente é o calor que, ao ser fornecido ou retirado de um corpo, provoca uma mudança de estado físico.
Podemos calcular o Calor Latente por meio da seguinte equação -
Q = mL
Onde,
m = massa do corpo
L = calor latente do corpo
As trocas de calor ocorrerão de forma que o calor cedido equivale ao calor recebido.
∑Q = 0
mcΔT gelo + mcΔTágua +mL = 0
200. 0,5. 15 + 400. 1. -10 + m. 80 = 0
1500 - 4000 + 80m = 0
m = 31,25 gramas de gelo derreteram
Como ainda existe gelo a ser derretido, a temperatura de equilíbrio equivale a 0°C.
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