Questão Resolvida FUVEST 2019 - 06 - Física Térmica

Prévia do material em texto

QUESTÃO 06. 2019 
 
Em uma garrafa térmica, são colocados 200g de água à temperatura de 
30 oC e uma pedra de gelo de 50G, à temperatura de -10 oC. Após o 
equilíbrio térmico, 
 
Note e adote: 
- calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g. 
- calor específico do gelo = 0,5 cal/g.oC. 
- calor específico da água = 1,0 cal/g.oC. 
 
 
a) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 oC. 
 
b) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 pC. 
 
c) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20 pC. 
 
d) nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0 oC 
 
e) o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é -2 oC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMENTÁRIO DA QUESTÃO 
 
Analisando a situação problema, temos que: 
 
O calor recebido pelo gelo inicialmente faz que haja um aumento de 
temperatura (calor sensível) e depois que haja uma mudança de fase 
(calor latente) 
 
Calor necessário para que o gelo atinja 0 oC e derreta completamente: 
 
Q = mG.cG.TG + mG.LFUSÃO
 
Q = 50.0,5[0 – (-10)] + 50.80 Q = 4250 cal. 
 
 
 
Enquanto a água cede calor para o gelo, sua temperatura diminui, daí: 
 
QÁGUA = mA.cA 
 
QÁGUA = 200 . 1 . (0 – 30) Q = - 6000 cal 
 
 
Perceba que é preciso retirar 6000 cal para que a água atinja o 0 oC, 
contudo, todo o gelo derrete ao receber 4250 cal. Isso significa que a água 
não chegará ao 0 oC e o equilíbrio acontecerá entre 0 oC e 30 oC. 
 
Retirando 4250 cal da água que estava inicialmente a 30 oC, temos: 
 
- 4250 = 200.1.(T – 30) 
 
- 4350 = 200T – 6000 
 
6000 – 4250 = 200 T 
 
T = 1750 / 200 T = 8,75 oC 
 
 
Considerando agora um sistema termicamente isolado com 50g de água a 
0 oC e 200g de água a 8,75 oC, obtermos a temperatura de equilíbrio, X: 
 
Q1 + Q2 = 0 
 
50.1.(X – 0) + 200.1.(X – 8,75) = 0 
 
50X + 200X – 1750 = 0 X = 1750 / 250 X = 7 oC 
 
 
 
A partir do explicado acima, temos que o gabarito é a alternativa [a].