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Questão 55

AFA 2015
Física

(AFA - 2015)

Em um recipiente termicamente isolado de capacidade térmica 40, 0 cal / °C e na temperatura de 25°C são colocados 600 g de gelo a -10°C e uma garrafa parcialmente cheia, contendo 2,0 L de refrigerante também a 25°C, sob pressão normal.

Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível e o refrigerante com características semelhantes às da água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal / g°C e na fase sólida 0,5 cal / g°C, calor latente de fusão de 80,0 cal / g bem como densidade absoluta na fase líquida igual a 1,0 g / cm3, a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, em °C, é

A

-3,0

B

0,0

C

3,0

D

5,0

Gabarito:

0,0



Resolução:

Primeiramente, vamos analisar o que ocorre quando o gelo é colocado no recipiente:

O refrigerante e o recipiente cedem calor para o gelo atingir a temperatura de fusão, depois o calor que o gelo precisa para fundir e após até a água atingir a temperatura de equilíbrio. 

\Qrecipiente+Qrefri+Qgelo+Qlatente+Qliquido=0

40 (Tf-25)+2000.1.(Tf-25)+600.0,5.(0-(-10))+600.80+600.1.(Tf-0)=0

40T_f+2000T_f + 600T_f - 1000 - 50000 +3000 + 48000 = 0

40T_f+2000T_f + 600T_f - 51000 +51000 = 0

40T_f+2000T_f + 600T_f cancel{- 51000} cancel{+51000} = 0

40T_f+2000T_f + 600T_f = 0

2640T_f = 0

T_f = 0

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