Física II ⇒ Quantidade de calor latente e trocas de calor. Tópico resolvido

[GLAYDSON]

Dados:
Calor específico da água líquida = 1 cal/(g°C)
Densidade da água líquida = 1,0 g/cm3
Calor específico da água sólida (gelo) = 0,50 cal/(g°C)
Calor latente de fusão da água = 80 cal/g
Capacidade térmica do recipiente = 50 cal/°C

Durante a realização de certo experimento, um pesquisador
necessitou de água líquida a 0°C. Para obtê-la, pegou um
recipiente contendo 400 cm³ de água, que estava no interior de
um refrigerador, à temperatura de 5 °C. Em seguida, dispondo
de “pedrinhas” de gelo (água sólida) a -20°C, com 5,0 g de
massa cada uma, misturou algumas delas à água do recipiente
e atingiu o seu objetivo. Desprezando-se as possíveis trocas de
calor com o meio ambiente e considerando os dados da tabela
acima, conclui-se que o número mínimo de “pedrinhas de gelo”
misturadas à água do recipiente foi:
a)4
b) 5
c) 15
d) 36
e) 45

[gustavo2020]

Como não há perdas de calor para o ambiente, a soma dos calores trocados entre a água, o gelo e o calorímetro tem que ser zero:

[tex3]Q_{água}+Q_{gelo}+Q_{latente}+Q_{calorímetro}=0[/tex3]
[tex3]400\cdot 1(-5)+n\cdot 5\cdot 0,5\cdot 20+n\cdot5\cdot 80+50(-5)=0[/tex3]
[tex3]-2000+50n+400n-250=0[/tex3]
[tex3]450n=2250[/tex3]
[tex3]\boxed{n=5\text{ pedrinhas}}[/tex3]