Questão de equilibrio térmico

por Oliveira 3/4/2010, 10:55 pm

Num corpo, há 100 gramas de água (calor especifico c= 1,0 cal/g°C) à temperatura de 30ºC. Desejando-se refriar a água, coloca-se nesse copo 100 gramas de gelo (calor latente de fusão, L = 80 cal/g) à temperatura de 0ºC. Considerando-se o copo como um calorimetro de capacidade termica desprezível, após o equilibrio térmico a temperatura será de:

por **Euclides** 3/4/2010, 11:23 pm

A temperatura só sobe acima de zero grau após a fusão de todo o gelo. Para isso são necessárias:

$Q=mL\to Q=100.80 \to Q=8000\, cal$

O máximo de calor que a água pode fornecer é:

$Q=mc\Delta t\to Q=100.1.(-30)\to Q=-3000\, cal$

O sinal negativo indica calor cedido. Vê-se que a água não pode ceder calor suficiente para derreter todo o gelo, logo a temperatura de equilíbrio será zero grau. A quantidade de gelo derretido será

$\\m_ac\Delta t+m_gL=0\\\\100.1.(-30)+m_g.80=0\\\\m_g=37,5\,g$

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