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Termodinâmica

Colégio Objetivo
Um calorímetro contém 1,5 kg de água a 25 °C. Se 200 g de gelo a 0 °C é adicionado, qual será a temperatura final do sistema? (Calor específico da água = 4.186 J/(kg·°C), calor de fusão do gelo = 334.000 J/kg)

a) 5 °C
b) 10 °C
c) 15 °C
d) 20 °C
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ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos considerar a troca de calor entre a água e o gelo. O calor perdido pela água será igual ao calor ganho pelo gelo. 1. Dados: - Massa da água (m₁) = 1,5 kg - Temperatura inicial da água (T₁) = 25 °C - Massa do gelo (m₂) = 0,2 kg (200 g) - Temperatura inicial do gelo (T₂) = 0 °C - Calor específico da água (c) = 4,186 J/(kg·°C) - Calor de fusão do gelo (L) = 334.000 J/kg 2. Cálculo do calor necessário para derreter o gelo: Q_gelo = m₂ * L = 0,2 kg * 334.000 J/kg = 66.800 J 3. Cálculo do calor que a água pode perder ao esfriar até a temperatura final (Tf): Q_água = m₁ * c * (T₁ - Tf) = 1,5 kg * 4,186 J/(kg·°C) * (25 °C - Tf) 4. Igualando os calores: Q_água = Q_gelo 1,5 kg * 4,186 J/(kg·°C) * (25 °C - Tf) = 66.800 J 5. Resolvendo a equação: 6,279 J/°C * (25 °C - Tf) = 66.800 J 25 °C - Tf = 66.800 J / 6,279 J/°C 25 °C - Tf ≈ 10,64 °C Tf ≈ 25 °C - 10,64 °C Tf ≈ 14,36 °C A temperatura final do sistema, arredondando, é aproximadamente 15 °C. Portanto, a alternativa correta é: c) 15 °C.

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