Física II ⇒ Termodinâmica - Mudanças de Fase Tópico resolvido

[felps]

Alguém poderia me ajudar?

Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível são misturados [tex3]4,0g[/tex3] de vapor d'água a [tex3]100^oC[/tex3] com [tex3]100g[/tex3] de água a [tex3]20^oC[/tex3] e [tex3]100g[/tex3] de gelo a [tex3]0^oC[/tex3].

a) Determine a temperatura final da mistura.

b) Calcule as massas de vapor, água e gelo que constituem a mistura após a temperatura de equilíbrio ter sido atingida.

Resposta

---

a) [tex3]0^oC[/tex3]. b) [tex3]43g[/tex3] de gelo e [tex3]161g[/tex3] de água.

[emanuel9393MOD]

Felps, você esqueceu dados de novo! Onde está o calor latente de fusão do gelo? (Vamos colaborar? )
Eu andei pesquisando esse dado, o valor é [tex3]80 \,\, cal \cdot g^{-1}[/tex3]. Agora sim, podemos responder:

a)Primeiramente devemos observar se a quantidade de calor liberada pela mistura das águas tem capacidade para derreter todo o gelo:
[tex3]Q \, = \, Q_{1} \, + \, Q_{2} \,\,\, \Rightarrow \,\,\, Q\, = \, 4 \cdot 1 \cdot \left( \, - \, 100\right) \, + \, 100 \cdot 1 \cdot \left(- \, 20\right) \,\,\, \Rightarrow \,\,\ Q \, = \, - \, 2400 \,\, cal[/tex3]
A quantidade de calor necessária para derreter o gelo será de:
[tex3]Q \, = \, m \cdot L \,\,\, \Rightarrow \,\,\, Q \, = \, 100 \cdot 80 \,\,\ \Rightarrow \,\,\, Q \, = \, 8000 \,\, cal[/tex3]
Podemos observar que o gelo não vai derreter completamente. Com isso, a temperatura final será de [tex3]0 \,\, ^{0} C[/tex3] (temperatura natural possível para a coexistência de água e gelo nas CNTP).
b) A massa de gelo derretida é dado por:
[tex3]m \cdot L \, = \,2 \, 400 \,\,\, \Rightarrow \,\,\, 80 \cdot m \, = \, 2400 \,\,\, \Rightarrow \,\,\, m \,= \, 30 \,\, g[/tex3]
Com isso ,teremos [tex3]70 \,\, g[/tex3] de gelo e [tex3]134 \,\, g[/tex3] de água no final do processo.
Eu só não entendo porque a letra b) não bateu (estou péssimo hoje rrsrsrsrsrrs ).
Um abraço!

[felps]

Pois é, a minha b) que também não bateu.

[emanuel9393MOD]

Como você fez, felps? Você usou o mesmo método que o meu?

[theblackmamba]

Felps, você esqueceu dados de novo! Onde está o calor latente de fusão do gelo? (Vamos colaborar? )
Eu andei pesquisando esse dado, o valor é [tex3]80 \,\, cal \cdot g^{-1}[/tex3]. Agora sim, podemos responder:

a)Primeiramente devemos observar se a quantidade de calor liberada pela mistura das águas tem capacidade para derreter todo o gelo:
[tex3]Q \, = \, Q_{1} \, + \, Q_{2} \,\,\, \Rightarrow \,\,\, Q\, = \, 4 \cdot 1 \cdot \left( \, - \, 100\right) \, + \, 100 \cdot 1 \cdot \left(- \, 20\right) \,\,\, \Rightarrow \,\,\ Q \, = \, - \, 2400 \,\, cal[/tex3]

Olá emanuel,
Você acabou esquecendo que o vapor deve se condensar antes de se transformar em água.

Condensar o vapor: [tex3]Q_1=4\cdot (-540)=-2160cal[/tex3]. [tex3](L_c=-540cal/g[/tex3], dado não fornecido também).
Transformar o vapor condensado (agora água) até 100ºC: [tex3]Q_2=4\cdot 1 \cdot (-100)=-400cal[/tex3]
Resfriar a água até 100ºC: [tex3]Q_3=100\cdot 1 \cdot (-20)-2000cal[/tex3]

[tex3]Q_{total}=-2160-400-2000=-4560cal[/tex3]

Como já visto a temperatura de equilíbrio é 0ºC.

b)
Massa fundida de gelo:
[tex3]m=\frac{4560}{80}=57g[/tex3]. Logo restou [tex3]43g[/tex3] de gelo, nenhum grama de vapor e [tex3]161g[/tex3] de água.

ABraços.

[emanuel9393MOD]

Poxa! Eu não li a palavra "vapor" rsrsrsrrsrs. Falta de leitura minha!

Um abraço, Fernando!