Física II

Mensagem não lidapor **cbb** » 15 Abr 2020, 22:12 · Mensagem não lida por **cbb** » 15 Abr 2020, 22:12

De um freezer a – 5,0 °C foram retirados 10 cubos de gelo com 20 g cada e misturados com 1 copo (300 ml) de água quente a 95°C em um balde de isopor. Os calores específicos do gelo e da água são, respectivamente, 0,50 cal/g.°C e 1,0 cal/g.°C e o calor de fusão do gelo, 80 cal/g. Supondo que as trocas de calor ocorram apenas entre o gelo e a água, a temperatura final de equilíbrio entre eles será de
A) 0 °C
B) 24 °C
C) 56 °C
D) 60 °C

Off Topic

Vi em uma resolução que foi usada a temperatura final de 0 ºC para a água quente e não entendi isso.

Resposta

B

Mensagem não lidapor **Planck** » 15 Abr 2020, 23:43 · Mensagem não lida por **Planck** » 15 Abr 2020, 23:43

Olá, cbb.

Essa é suposição comum em exercícios assim. Primeiro supomos que toda água quente irá se resfriar, de tal forma que obtemos o calor necessário para esse fato. Depois, calculamos o calor que será cedido pelo gelo. Se o calor absorvido pelo gelo for maior que o calor cedido necessário para resfriar toda a água quente até [tex3]0\celsius,[/tex3] então a temperatura final será menor que zero. Se o calor absorvido pelo gelo for menor que o calor cedido necessário para resfriar toda a água quente até [tex3]0 \celsius,[/tex3] então a temperatura final será maior que zero. Se forem iguais, a temperatura final é [tex3]0 \celsius.[/tex3]

Para resfriar a água quente até zero, precisamos de:

[tex3]\text Q_1 = \text m \cdot \text c \cdot \Delta \vartheta \implies \text Q_1 = 300 \cdot 1 \cdot ( 0 -95) = -28500 \text { cal}[/tex3]

Agora, vamos aquecer os gelos até [tex3]0\celsius [/tex3] :

[tex3]\text Q_2 = 10 \cdot 20 \cdot 0,5 \cdot \[0 - (-5)\] \implies \text Q_2 = 500 \text { cal}[/tex3]

Para derreter o gelo, precisamos de:

[tex3]\text{Q}_3 = 200 \cdot 80 = 16000 \text { cal}[/tex3]

Ou seja, há mais calor sendo liberado para o meio do que calor sendo absorvido pelo gelo. Então, podemos afirmar que a água líquida formada irá se aquecer até uma temperatura maior que [tex3]0\celsius.[/tex3] Note que foram liberados [tex3]28500 \text { cal}[/tex3] e absorvidos apenas [tex3]16500 \text { cal},[/tex3] desse modo, ainda restam [tex3]12000 \text { cal}[/tex3] para aquecer a água:

[tex3]\text Q_4 = \text m_{\text{total}} \cdot \text c \cdot \Delta \vartheta \iff 12000 = (200 + 300) \cdot \Delta \vartheta \implies \Delta \vartheta = 24 \celsius[/tex3]

Como a água encontrava-se em [tex3]0\celsius[/tex3] e variou [tex3]24 \celsius,[/tex3] a temperatura final é [tex3]24 \celsius.[/tex3]

Física II ⇒ Quantidade de calor latente Tópico resolvido

Quantidade de calor latente

Re: Quantidade de calor latente

Física II ⇒ Quantidade de calor latente Tópico resolvido

Quantidade de calor latente

Re: Quantidade de calor latente

Entrar | Registrar