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 °...

Para resolver esse problema, precisamos considerar a transferência de calor entre o gelo e a água. Primeiro, o gelo a -20 °C vai absorver calor para atingir 0 °C, depois vai derreter a 0 °C e, por fim, a água resultante a 0 °C vai absorver calor para atingir a temperatura final de equilíbrio. Vamos calcular a quantidade de calor necessária para cada etapa e, em seguida, determinar a temperatura final de equilíbrio. 1. Calor necessário para elevar a temperatura do gelo de -20 °C para 0 °C: Q1 = m * c * ΔT Q1 = 400g * 0,5 cal/g °C * (0 °C - (-20 °C)) Q1 = 400g * 0,5 cal/g °C * 20 °C Q1 = 400g * 10 cal Q1 = 4000 cal 2. Calor necessário para derreter o gelo a 0 °C: Q2 = m * Lf Q2 = 400g * 80 cal/g Q2 = 32000 cal 3. Calor necessário para resfriar a água de 90 °C para 0 °C: Q3 = m * c * ΔT Q3 = 500g * 1 cal/g °C * (90 °C - 0 °C) Q3 = 500g * 1 cal/g °C * 90 °C Q3 = 45000 cal A quantidade total de calor absorvido é a soma de Q1, Q2 e Q3: Qtot = Q1 + Q2 + Q3 Qtot = 4000 cal + 32000 cal + 45000 cal Qtot = 81000 cal Agora, vamos calcular a temperatura final de equilíbrio usando a fórmula: Qtot = m * c * ΔT 81000 cal = (400g + 500g) * 1 cal/g °C * ΔT 81000 cal = 900g * ΔT ΔT = 81000 cal / 900g ΔT = 90 °C / 900 ΔT = 10 °C Portanto, a temperatura final de equilíbrio no interior do calorímetro é de 10 °C.