Física II ⇒ Calorimetria Tópico resolvido

[AnaFlavia]

(UFRGS) Em um calorímetro são colocados 2 kg de água, no estado liquido, a uma temperatura de 0ºC. A seguir, são adicionados 2 kg de gelo, a uma temperatura não especificada. Após algum tempo, tenso sido atingido o equilíbrio térmico, verifica-se que a temperatura de mistura é de 0ºC e que a massa de gelo aumento em 100g. Considere que o calor específico do gelo (c=2,1 kJ/kg.ºC) é a metade do calor específico da água e que o calor latente de fusão do gelo é de 330 kJ/kg; e desconsidere a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior. Nessas condições, a temperatura do gelo que foi inicialmente adiciona à água era, aproximadamente,

a) 0ºC
b)-2,6ºC
c)-3,9ºC
d)-6,1ºC
e)-7,9ºC
Resposta: Letra E

* Encontrei a seguinte resolução:
Qgelo = -Qagua
Qsensivel = -Qlatente
m.c.t = m.L
2.2,1.10^3.(0-t) = -0,1.(-330.10^3)
t= - 7,9 ºC

** Porém, eu não entendi o seguinte: Pq ele considerou a massa do gelo como 2kg e não 2,1kg??? Pq ele considerou a massa de água como 0,1kg, sendo que o problema diz que a massa do GELO aumentou em 100g??

[Bira]

Olá, veja que na verdade o que aconteceu é que 0,1 kg de água se congelou, ou seja, foi formada.
Para haver o congelamento dessa nova massa, é necessário que a fase que estava congelada, abaixo de zero, absorva energia suficiente, indo a 0 ºC e congele essa nova massa durante esse processo. Veja que foi dito no enunciado que a água já se encontrava a 0 ºC, ou seja, ela não tinha como fornecer mais energia para a massa de gelo original aquecer até 0 ºC.

O valor dessa massa que se congelou é capaz de nos fornecer quanta energia que foi absorvida pela parte de gelo e, consequentemente, determinar a qual temperatura que a massa congelada se encontrava originalmente.

Espero que dê pra entender o raciocínio.

[Liliana]

Eu costumo resolver esses exercícios dessa forma: Qrecebido + Qcedido = 0
Então, fazendo dessa forma, dá T= + 7,9, e não - 7,9. Por que não dá certo??
Em uma prova dissertativa, eu provavelmente teria errado...
Outra dúvida: o exercício dá o valor do calor de FUSÃO (sólido -> líquido), e não o de solidificação, que é o que acontece (líquido -> sólido). Eu posso usar esse mesmo valor pra ambos? Como saberia?

[Bira]

Olá Liliana, o seu raciocínio está certo, mas veja que o calor latente de fusão e o de solidificação serão sempre o mesmo valor em módulo, eles têm apenas o sinal oposto. Isso é só para o latente e não para o específico.
Pra fazer esse raciocínio na hora da prova, basta lembrar que seria muito estranho um corpo ceder calor e congelar e mesmo assim, o sinal adotado na equação para o calor latente ser positivo. Geralmente quando tratamos de um corpo que recebeu calor adotamos o sinal positivo, e quando ele cede, o negativo.

Espero que tenha te ajudado.

[Liliana]

Entendi!! Obrigada