(a) Dois cubos de gelo de 50g são colocados num vidro contendo 200g de água. Se a água estava inicialmente à temperatura de 25°C e se o gelo veio d...

Para resolver esse problema, precisamos usar a equação de conservação de energia: Qágua + Qgelo = 0 Onde Q é a quantidade de calor, água é a água no vidro, e gelo é o gelo que está sendo adicionado. (a) Com dois cubos de gelo: Primeiro, precisamos calcular a quantidade de calor que a água perde para resfriar de 25°C para 0°C: Qágua = mágua * cágua * ΔT Qágua = 200g * 1cal/g°C * (0°C - 25°C) Qágua = -5000cal Agora, precisamos calcular a quantidade de calor que o gelo absorve para derreter de -15°C para 0°C: Qgelo = mgelo * Lfusão Qgelo = 100g * 80cal/g Qgelo = 8000cal Como a quantidade de calor perdida pela água é igual à quantidade de calor absorvida pelo gelo, temos: Qágua + Qgelo = 0 -5000cal + 8000cal = 0 Portanto, a temperatura final do sistema será 0°C. (b) Com um cubo de gelo: A quantidade de calor que a água perde é a mesma que no caso anterior: Qágua = mágua * cágua * ΔT Qágua = 200g * 1cal/g°C * (0°C - 25°C) Qágua = -5000cal Agora, precisamos calcular a quantidade de calor que o gelo absorve para derreter de -15°C para 0°C, que é metade da quantidade de calor do caso anterior: Qgelo = mgelo * Lfusão Qgelo = 50g * 80cal/g Qgelo = 4000cal Como a quantidade de calor perdida pela água é igual à quantidade de calor absorvida pelo gelo, temos: Qágua + Qgelo = 0 -5000cal + 4000cal = -1000cal Agora, precisamos calcular a quantidade de calor que a água perde para resfriar de 0°C para a temperatura final: Qágua = mágua * cágua * ΔT Qágua = 200g * 1cal/g°C * (0°C - Tf) Qágua = -200g * Tf Como a quantidade de calor perdida pela água é igual à quantidade de calor absorvida pelo gelo, temos: Qágua + Qgelo = 0 -200g * Tf + 4000cal = 0 Portanto, a temperatura final do sistema será: Tf = 20°C