Termodinâmica

por Rumo AFA Dom 30 Dez 2012, 13:35

Um cubo de gelo com massa 100g e temperatura -10ºC é colocado em um recipiente contendo 200 ml de um líquido a 100°C. Supondo-se que não há perda de calor para o meio ambiente, qual o valor final aproximado da temperatura, em ºC, do sistema?
( Considerar calor específico em cal/g°C do gelo=0,5, da água=1 e do líquido=2, calor latente de fusão do gelo= 80cal/g e densidade do líquido= 1,5g/cm³)

R=73

por **Leonardo Sueiro** Dom 30 Dez 2012, 14:19

Por etapas:

1)Quantidade de calor necessária para começar a fundir o gelo:
Q = 100.0,5.10 = 500cal

2)Temperatura final do líquido depois de fornecer 500 cal:
500 = - 300.2.(Tf - 100)
Tf = 595/6 ºC

3) Calor necessário para fundir o gelo:
Q = 80.100 = 8000 cal

4) Temperatura final do líquido depois de fornecer 8000 cal:
8000 = -300.2(Tf - 595/6)
595/6 - 80/6 = Tf
Tf = 515/6ºC

Temperatura do gelo = 0ºC
Temperatura do líquido = 515/6ºC

Então o equilíbrio ocorre acima de 0ºC

Calor cedido = Calor recebido:
100(Tf) = - 300.2(Tf - 515/6)
7Tf = 515

Tf ~ 73,5 ºC

por Igor Bragaia Dom 30 Dez 2012, 18:16

Leonardo, se me permita, abordei um pouco diferente a resolução do problema:

Líquido:
-> 200ml=200cm³=1,5.200=300g
-> Quantidade máxima de energia que pode ceder:
Q=mc∆T=300.2.(Tf-100) =600(Tf-100)

Massa de gelo:

->Energia recebida até começar a fundir:
Q=mc∆T=100.0,5(Tf-To)=50(0+10)=500 cal

->Energia de fusão:
Q=mL=100.80= 8000 cal

->Energia para que eleve a temperatura, a partir de 0ºC:
Q=mc∆T=100(Tf-To)=100Tf

--

Qlíquido + Qtotal_gelo = 0
Qlíquido+(Qgelo + Qfusão + Qágua) = 0
600(Tf-100) + ( 500 + 8000 + 100Tf ) = 0
600tf - 60000 + 8500 + 100Tf = 0
7Tf=515

Tf~73,5 º C

por **Leonardo Sueiro** Dom 30 Dez 2012, 18:39

Igor, mas como poder garantir que o líquido tem calor suficiente para fazer o gelo começar a fundir, fundir e aumentar a temperatura no estado líquido?

E se o equilíbrio fosse em 0ºC ?

Olha como pode haver erro:
https://pir2.forumeiros.com/t38633-unb-dfequilibrio-termico