Equilíbrio Térmico com mudança de estado f.

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Equilíbrio Térmico com mudança de estado f.

Mensagem por diegodnz99 em Ter Ago 01 2017, 09:16

Um cubo de gelo com massa de 30g, à temperatura de 0ºC é colocado num copo contendo 70 g de água a 20ºC. 
calor específico da água= 1,0 cal/gºC
calor específico do gelo = 0,55 cal/gºC
calor latente de fusao do gelo = 80 cal/g
A temperatura final do sistema será de aproximadamente: (desprezar perdas de calor para o corpo e para o ambiente.) 


a) 0ºC  b) 10ºC  c) -10ºC  d) 4ºC  e)20ºC


Alternativa correta é C, mas não consegui chegar ao resultado.
Como o calor da água não consegue derreter o gelo considerei que ela que tem seu estado alterado e na equação o Q(água)= mL+mcΔT
e Q(gelo)=mcΔT. 

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Re: Equilíbrio Térmico com mudança de estado f.

Mensagem por Elcioschin em Ter Ago 01 2017, 09:29

Supondo que o enunciado esteja correto, é impossível que a resposta seja - 10 ºC, pois o gelo estava a 0 ºC e isto contraria o Princípio da conservação da energia.

Calor cedido pela água para chegar líquida até 0 ºC: Qa = 70.1.20 ---> Qa = 1 400 cal

Este calor servirá para derreter uma certa quantidade m de gelo; m.80 = 1400 ---> M = 17,5 g

Logo, a temperatura de equilíbrio é 0 ºC com 12,5 g de gelo e 87,5 g de água: alternativa A

Confira enunciado e gabarito!


Última edição por Elcioschin em Ter Ago 01 2017, 11:01, editado 2 vez(es)
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Re: Equilíbrio Térmico com mudança de estado f.

Mensagem por diegodnz99 em Ter Ago 01 2017, 10:24

Sim, você estava correto, a alternativa correta é A. Entendi o processo, mas não compreendi como chegou-se a esta temperatura de equilíbrio. 

Em alguns exercícios de equilíbrio térmico com mudança de estado é possivel chegar ao resultado utilizando somente Qa+Qb=0, porém em uma das substâncias deve-se considerar a mudança de estado juntamente com a variação de temperatura; por isso, inicialmente, considerei a água como Qa=mL + mcΔT,  pois esta teria seu estado alterado e também a temperatura; o gelo Qg=mcΔT, pois só varia a temperatura. Mas, não consigo utilizar isso quando parte da água se transforma em gelo e não o gelo completamente em água 

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Re: Equilíbrio Térmico com mudança de estado f.

Mensagem por Elcioschin em Ter Ago 01 2017, 10:47

O gelo estava a 0 ºC logo, como sólido ele NÃO pode receber calor sensível (com variação de temperatura). Pode receber apenas calor latente e fundir

Já a água pode ceder calor sensível (pois estava a 20 ºC) e chegar a 0 ºC

Assim, nos casos em que o equilíbrio pode ser 0 ºC (ou 100 ºC) deve-se fazer um teste para descobrir o que acontece.

Fiz uma correção na minha solução.
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