Física II ⇒ (EFOMM 2019) Calorimetria Tópico resolvido

[Vivianne]

Em um calorímetro ideal, no qual existe uma resistência elétrica de 10 W de potência por onde passa uma corrente elétrica, é colocado 1,0 L de água a 12°C e 2,0 kg de gelo a 0 °C. Após duas horas, tempo suficiente para que água e gelo entrem em equilíbrio térmico, e supondo que toda energia foi absorvida pelo conteúdo do calorímetro, qual é o percentual de massa líquida contida no calorímetro?

a) 22%
b) 33%
c) 46%
d) 57%
e) 71%

Resposta

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c) 46%

[careca]

Como o próprio exercício disse, ainda vai existir gelo no calorímetro, de forma que a temperatura final do sistema será 0°C

[tex3]\sum_{}^{}Q = 0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\sum_{}^{}Q = 0[/tex3]

Desconsiderando o gelo, vamos analisar quanto de água vai, naturalmente, tornar-se líquida:

[tex3]1000.(0-12).m_{gelo}.80 = 0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]1000.(0-12).m_{gelo}.80 = 0[/tex3]

mgelo = 150g

Entretanto o resistor estará fornecendo 10 J/s de energia, de forma a continuar fundindo o gelo. Como ele ficou ligado por 2 horas:

[tex3]10.3600.2 = m_{fund}.80.4,2[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]10.3600.2 = m_{fund}.80.4,2[/tex3]

mfund = 214,3g

Então, a massa total de água vai ser: 1000g + 150g + 214,3g = 1.364,3g
E a massa de gelo: 2000 -150g -214,3g = 1.635,7g

Assim, existe aproximadamente 46% de água líquida no calorímetro. [tex3]Por = \frac{1364,3g}{3000g}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]Por = \frac{1364,3g}{3000g}[/tex3]