No interior de um calorímetro ideal, contendo inicialmente 400 g de gelo à temperatura de -20 °C, são colocados 500 g de água à temperatura de 90 °...
Física II
Questões Para a Compreensão

Question

No interior de um calorímetro ideal, contendo inicialmente 400 g de gelo à temperatura de -20 °C, são colocados 500 g de água à temperatura de 90 °C. Considere-se que o calor específico do gelo é 0,5 cal/g °C e que o calor latente de solidificação da água é -80 cal/g. A temperatura final de equilíbrio no interior do calorímetro é de:

Ed · Answer

Para resolver esse problema, é necessário calcular a quantidade de calor que a água irá ceder e a quantidade de calor que o gelo irá absorver até atingir o equilíbrio térmico.

A quantidade de calor que a água irá ceder é dada por:

Q1 = m1 * c1 * (T1 - Tf)

Onde:
m1 = 500 g (massa da água)
c1 = 1 cal/g °C (calor específico da água)
T1 = 90 °C (temperatura inicial da água)
Tf = temperatura final de equilíbrio

Q1 = 500 * 1 * (90 - Tf)
Q1 = 45000 - 500Tf

A quantidade de calor que o gelo irá absorver é dada por:

Q2 = m2 * Lf + m2 * c2 * (Tf - T2)

Onde:
m2 = 400 g (massa do gelo)
Lf = 80 cal/g (calor latente de solidificação do gelo)
c2 = 0,5 cal/g °C (calor específico do gelo)
T2 = -20 °C (temperatura inicial do gelo)

Q2 = 400 * 80 + 400 * 0,5 * (Tf - (-20))
Q2 = 32000 + 200Tf + 800
Q2 = 32800 + 200Tf

Como o calor é conservado, temos que Q1 = -Q2:

45000 - 500Tf = -(32800 + 200Tf)
45000 - 500Tf = -32800 - 200Tf
-300Tf = -77800
Tf = 259,33 °C

Portanto, a temperatura final de equilíbrio no interior do calorímetro é de aproximadamente 259,33 °C.

mateuslazarini1205 · Answer

Para resolver esse problema, é necessário calcular a quantidade de calor que a água irá ceder e a quantidade de calor que o gelo irá absorver até atingir o equilíbrio térmico. A quantidade de calor que a água irá ceder é dada por:Q1 = m1 * c1 * (T1 - Tf)Onde:m1 = 500 g (massa da água)c1 = 1 cal/g °C (calor específico da água)T1 = 90 °C (temperatura inicial da água)Tf = temperatura final de equilíbrioQ1 = 500 * 1 * (90 - Tf)Q1 = 45000 - 500TfA quantidade de calor que o gelo irá absorver é dada por:Q2 = m2 * Lf + m2 * c2 * (Tf - T2)Onde:m2 = 400 g (massa do gelo)Lf = 80 cal/g (calor latente de solidificação do gelo)c2 = 0,5 cal/g °C (calor específico do gelo)T2 = -20 °C (temperatura inicial do gelo)Q2 = 400 * 80 + 400 * 0,5 * (Tf - (-20))Q2 = 32000 + 200Tf + 800Q2 = 32800 + 200TfComo o calor é conservado, temos que Q1 = -Q2:45000 - 500Tf = -(32800 + 200Tf)45000 - 500Tf = -32800 - 200Tf-300Tf = -77800Tf = 259,33 °CPortanto, a temperatura final de equilíbrio no interior do calorímetro é de aproximadamente 259,33 °C.

No interior de um calorímetro ideal, contendo inicialmente 400 g de gelo à temperatura de -20 °C, são colocados 500 g de água à temperatura de 90 °...

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