Física II ⇒ Termologia - Mudanças de estado Tópico resolvido

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Boa tarde.

AFA - Uma barra de gelo de 100g de massa a -20ºC é colocada num recipiente com 15g de água líquida a 10ºC. Sabe-se que o calor específico do gelo vale 0,55cal/gºC e o calor específico da água, 1 cal/gºC. Qual a temperatura final de equilíbrio?

Resposta

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0ºC

Imaginei que fosse 0ºC pois há uma massa maior de gelo do que a massa de água líquida, porém não estou conseguindo provar isso.

Também tenho outra dúvida, em exercícios parecidos com esse, em que a temperatura final é 0ºC, eu poderia simplesmente calcular o calor gerado pela água líquida para ir até 0ºC e o calor de fusão do gelo, mostrando que o calor que a água líquida pode fornecer é menor que o calor necessário para o gelo derreter, concluindo que a temperatura vai ser zero porque vai ter gelo não derretido? Ou devo fazer outro cálculo?

Podem me ajudar?? Obrigado

[Matheusrpb]

Boa noite !

[tex3]Q_a:[/tex3]

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[tex3]Q_a:[/tex3]

calor da água
[tex3]Q_g :[/tex3]

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[tex3]Q_g :[/tex3]

calor do gelo
[tex3]L:[/tex3]

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[tex3]L:[/tex3]

calor latente de fusão do gelo (ficou faltando na questão)

[tex3]Q_a = m\cdot c_a \cdot \Delta T[/tex3]

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[tex3]Q_a = m\cdot c_a \cdot \Delta T[/tex3]

[tex3]Q_a = 15 \cdot 1 \cdot ( 0 - 10)[/tex3]

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[tex3]Q_a = 15 \cdot 1 \cdot ( 0 - 10)[/tex3]

[tex3]\boxed{\boxed{Q_a = - 150 \space cal}}[/tex3]

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[tex3]\boxed{\boxed{Q_a = - 150 \space cal}}[/tex3]

[tex3]Q_g = m \cdot L + m \cdot c_g \cdot \Delta T[/tex3]

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[tex3]Q_g = m \cdot L + m \cdot c_g \cdot \Delta T[/tex3]

[tex3]Q_g = 100 \cdot 80 + 100 \cdot 0,55 \cdot [ 0 - (- 20) ][/tex3]

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[tex3]Q_g = 100 \cdot 80 + 100 \cdot 0,55 \cdot [ 0 - (- 20) ][/tex3]

[tex3]\boxed{\boxed{Q_g = 1900 \space cal}}[/tex3]

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[tex3]\boxed{\boxed{Q_g = 1900 \space cal}}[/tex3]

Como o calor que o gelo precisa receber para se transformar completamente em água líquida é maior do que a água pode fornecer, o gelo não vai se derreter totalmente. Dessa forma, a temperatura no equilíbrio será 0°, pois ainda haverá gelo no sistema.

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Você tem que fazer exatamente o que você falou.