Para resolver essa questão, precisamos considerar as trocas de calor entre o gelo e a água. O gelo a -5 °C precisa ser aquecido até 0 °C, e depois derretido, enquanto a água a 30 °C vai esfriar até atingir a temperatura de equilíbrio. 1. Aquecimento do gelo de -5 °C a 0 °C: - Calor necessário para aquecer o gelo: \[ Q_1 = m_{gelo} \cdot c_{gelo} \cdot \Delta T \] Onde: - \(m_{gelo}\) = massa do gelo (vamos considerar 100 g para simplificar, pois não foi dada) - \(c_{gelo} = 2,09 \, \text{J/g°C}\) - \(\Delta T = 5 °C\) \[ Q_1 = 100 \, \text{g} \cdot 2,09 \, \text{J/g°C} \cdot 5 °C = 1045 \, \text{J} \] 2. Fusão do gelo a 0 °C: - Calor necessário para derreter o gelo: \[ Q_2 = m_{gelo} \cdot L_f \] Onde: - \(L_f = 334 \, \text{J/g}\) \[ Q_2 = 100 \, \text{g} \cdot 334 \, \text{J/g} = 33400 \, \text{J} \] 3. Resfriamento da água de 30 °C até a temperatura final \(T_f\): - Calor perdido pela água: \[ Q_3 = m_{agua} \cdot c_{agua} \cdot (T_{inicial} - T_f) \] Onde: - \(m_{agua} = 200 \, \text{g}\) - \(c_{agua} = 4,18 \, \text{J/g°C}\) \[ Q_3 = 200 \, \text{g} \cdot 4,18 \, \text{J/g°C} \cdot (30 °C - T_f) \] 4. Equilíbrio térmico: - O calor ganho pelo gelo é igual ao calor perdido pela água: \[ Q_1 + Q_2 = Q_3 \] Substituindo os valores: \[ 1045 + 33400 = 200 \cdot 4,18 \cdot (30 - T_f) \] Resolvendo essa equação, podemos encontrar \(T_f\). Após os cálculos, a temperatura final do sistema será 0 °C, pois o gelo derrete completamente e a água não consegue esfriar o suficiente para que a temperatura final seja maior que 0 °C. Portanto, a alternativa correta é: a) 0 °C.