(Fuvest 2019 – 1ª fase)
Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30 ºC e uma pedra de gelo de 50 g, à temperatura de –10 ºC. Após o equilíbrio térmico,
Note e adote: calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g;
calor específico do gelo = 0,5 cal/g o C;
calor específico da água = 1,0 cal/g o C.
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 °C.
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 °C.
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20 °C.
nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0 °C.
o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é –2 °C.
Gabarito:
todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 °C.
Para aquecer o gelo até de -10 ºC até 0 ºC precisamos de 50.0,5.10 = 250 cal.
Para derreter o gelo precisamos de Q = m.L = 4000 cal.
A água se for possível resfriá-la até 0 ºC fornecerá 6000 cal, logo todo gelo irá sim derreter, pois para isso só precisaríamos de 4250 cal.
Asssim podemos supor um aquecimento de 250g de água com 1750 cal a partir de 0 ºC.
250T = 1750
T = 7 ºC
Observe que na realidade a água que estava a 30 ºC inicialmente não chegará a 0ºC, mas matematicamente podemos fazer essa suposição sem nenhuma perda.
Poderíamos escrever a equação relativa aos calores trocados no sistema e encontraríamos a mesma temperatura final.
Alternativa A.