Calorimetria

FEI - SP 2016/1 PROVA 2 FISICA

Um calorímetro de capacidade térmica igual a 50,0 cal/ºC contém 250g de água. Inicialmente a temperatura do conjunto calorímetro e água é de 40,0ºC. Adicionando-se 500g de gelo a 0ºC à água do calorímetro, a massa de gelo derretida até o estabelecimento do equilíbrio térmico será:

Dados: calor de fusão do gelo = 80cal/g
calor específico da água = 1cal/g.ºC
Considerar trocas somente entre água, gelo e calorímetro.

A) 250g
B) 500g
C) 300g
D) 150g
E) 125g

Olá,

Como a capacidade do calorímetro é de 50 cal/ºC, temos que ele se comporta da mesma forma que 50g de água nas trocas de calor. (Caso esse item fique confuso, pesquisar sobre ''equivalente em água'').

Primeiro vamos observar quanto de energia é necessário para derreter 500g de gelo e quanto de energia deve ser liberado para que 300g de água a 40ºC passem a 0ºC:

Para o gelo: Q = m.Lf → Q = 500.80 → Q = 40000 cal
Para a água (ou conjunto calorimetro + água): Q = mc∆θ → 
Q = 300.1.(0-40) → Q = -12000 cal (12000 calorias liberadas)

Dos resultados obtidos, percebemos que o sistema água + calorímetro vai atingir a temperatura de 0ºC e que apenas uma certa massa de gelo irá derreter.

Cálculo da massa de gelo que derreteu ao absorver 12000 cal:
Q = m.Lf → 12000 = m.80 → m = 150g

Gabarito D

PS: Futuramente, quando tiver o gabarito da questão, não deixe de postar!