Uma jarra de 1,0 litro de água ficou sobre a mesa de uma área de lazer externa, estando exposta a luz solar durante determinado tempo, em um belo dia de sol, atingindo uma temperatura de 34°C. Se você despeja 240 ml em um copo de isopor e adiciona neste copo dois cubos de gelo (cada um com 25,0 g e a 0,0°C), qual a temperatura final da água considerando que ser desprezível as trocas de energia entre o copo de isopor e o ambiente?
15,86°C
12,92°C
13,05°C
14,43°C
17,00°C

Question

Uma jarra de 1,0 litro de água ficou sobre a mesa de uma área de lazer externa, estando exposta a luz solar durante determinado tempo, em um belo d...

Ed · Answer

Para resolver essa questão, precisamos aplicar o princípio da conservação de energia, que diz que a energia total do sistema se mantém constante. Neste caso, a energia térmica da água quente e do gelo se igualará na temperatura final.

1. **Dados:**
   - Volume de água quente: 240 ml (ou 0,240 kg, considerando a densidade da água como 1 kg/L).
   - Temperatura inicial da água quente (T1): 34°C.
   - Massa do gelo: 2 cubos de 25 g = 50 g (ou 0,050 kg).
   - Temperatura inicial do gelo (T2): 0°C.
   - Calor específico da água (c_água): 4,18 J/g°C.
   - Calor específico do gelo (c_gelo): 2,09 J/g°C.
   - Calor de fusão do gelo: 334 J/g.

2. **Cálculo do calor necessário para derreter o gelo:**
   - Q_gelo = m_gelo * L_f = 50 g * 334 J/g = 16.700 J.

3. **Cálculo do calor que a água quente pode ceder:**
   - Q_água = m_água * c_água * (T1 - T_f), onde T_f é a temperatura final que queremos encontrar.

4. **Equilíbrio térmico:**
   - O calor perdido pela água é igual ao calor ganho pelo gelo:
   - m_água * c_água * (T1 - T_f) = m_gelo * L_f + m_gelo * c_ágelo * (T_f - T2).

5. **Substituindo os valores:**
   - 0,240 kg * 4,18 J/g°C * (34 - T_f) = 16.700 J + 0,050 kg * 2,09 J/g°C * (T_f - 0).

6. **Resolvendo a equação:**
   - 1.003,2 * (34 - T_f) = 16.700 + 0,1045 * T_f.
   - 34.112,8 - 1.003,2 * T_f = 16.700 + 0,1045 * T_f.
   - 34.112,8 - 16.700 = 1.003,2 * T_f + 0,1045 * T_f.
   - 17.412,8 = 1.107,7 * T_f.
   - T_f = 17.412,8 / 1.107,7 ≈ 15,71°C.

Após calcular, a temperatura final da água é aproximadamente 15,71°C. No entanto, como essa opção não está entre as alternativas, vamos considerar a mais próxima.

A alternativa correta mais próxima é: **17,00°C**.

Responsabilidade Ambiental

ATIVIDADE 2 - FUNDAMENTOS DA TERMODINAMICA

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ATIVIDADE 2 - FUNDAMENTOS DA TERMODINAMICA

Qual é a taxa de perda de energia em watts por metro quadrado através de uma janela de vidro de 3,0 mm de espessura se a temperatura externa é -22°F e a temperatura interna é +86°F? (kvidro = 1,0 W/m.K)
30kW
50kW
10kW
20kW
40kW

O calor específico do ferro é igual a 0,110 cal/g°C. Determine a temperatura final de uma massa de 400 g de ferro à temperatura de 20°C, após ter cedido 500 cal.
30,00°C
8,6°C
31,36°C
33,98°C
32,72°C

Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 calorias. Para produzir um aquecimento de 20°C para 50°C em 0,5 kg de um determinado líquido, são necessários 15 minutos. Qual o calor específico do líquido.
0,01 cal/g°C
0,12 cal/g°C
0,21 cal/g°C
0,02 cal/g°C
0,20 cal/g°C

Quantas calorias são transmitidas por metro quadrado de um cobertor de 2,5 cm de espessura, estando a pele a 33°C e o ambiente a 0°C? A condutividade térmica do cobertor é 0,08 cal/m°C.
11,65
15,29
10,56
13,80
12,05

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O calor específico do ferro é igual a 0,110 cal/g°C. Determine a temperatura final de uma massa de 400 g de ferro à temperatura de 20°C, após ter cedido 500 cal.30,00°C8,6°C31,36°C33,98°C32,72°C

Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 calorias. Para produzir um aquecimento de 20°C para 50°C em 0,5 kg de um determinado líquido, são necessários 15 minutos. Qual o calor específico do líquido.0,01 cal/g°C0,12 cal/g°C0,21 cal/g°C0,02 cal/g°C0,20 cal/g°C

Quantas calorias são transmitidas por metro quadrado de um cobertor de 2,5 cm de espessura, estando a pele a 33°C e o ambiente a 0°C? A condutividade térmica do cobertor é 0,08 cal/m°C.11,6515,2910,5613,8012,05

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0,21 cal/g°C
0,02 cal/g°C
0,20 cal/g°C

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