Question

Misturam-se 100g de gelo a -20ºC com 50g de água a 20ºC no interior de um calorimetro ideal. Descreva o conteúdo do calorímetro na situação de equilibrio térmico.

Dados
C específico gelo = 0,5 cal/gºC
C latente de fusão do gelo = 80cal/g
C sensível da água = 1 cal/gºC

Answer 1

vamos lá:

nesse tipo de questão quando só tem água e gelo envolvidos é bom você fazer assim:

- calcule o quanto de calor o gelo precisa para chegar ao ponto de fusão

- calcule o quanto de calor o gelo precisa para derreter completamente

- calcule o quanto de calor a água pode fornecer ao gelo

assim você saberá exatamente oq tá acontecendo no processo

desse modo, vamos calcular o quanto o gelo precisa para atingir 0°C

Q1 = 100 . 0,5 . ( 0 - (-20)

Q1 = 50 . 20

Q1 = 1000 calorias para atingir 0°C

agora vamos calcular o quanto o gelo precisa para fundir completamente:

Q2 = m . L

Q2 = 100 . 80

Q2 = 8000 calorias para fundir

ou seja, para o gelo derreter completamente, é preciso que ele absorva 9000 calorias no total

agora vamos calcular o quanto a água pode fornecer

Q = 50 . 1 . ( 0 - 20 )

Q = - 1000 calorias que a água pode fornecer

com isso a gente pode fazer uma analogia

o gelo precisa de 1000 calorias para sair de -20°C e chegar até 0°C

e a água pode fornecer 1000 calorias no total

você concorda comigo que todo calor que a água pode fornecer, o gelo usará para chegar a 0°C?

logo, podemos afirmar que no calorímetro haverá:

100 g de gelo a 0°C e 50 g de água a 0°C

é nessa temperatura que houve o equilíbrio térmico

aí vc me pergunta:

pq a água não continuou fornecendo calor para o gelo ?

é porque se a água for fornecer mais calor para o gelo não haverá variação de temperatura, pq o gelo e a água estão a 0°C

espero ter ajudado, bons estudos :)