Física II ⇒ Calorimetria - massa do gelo

[Matheus]

Oi pessoal, nao estou conseguindo resolver esse exer, pf ajuda ai ><

Em uma garrafa de capacidade calorífica nula colocaram-se 200g de agua a 20 graus celsius e m gramas de gelo a 0 grau celsius. No final havia 50g de gelo boiando na água.

a) qual é a temperatura de equilíbrio térmico?
b) Calcule a massa do gelo colocado incialmente.

A primeira eu entendi, só nao consigo fazer a segunda parte..
existe mais de uma maneira de se fazer esse exercicio ?? obgg

Resposta

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b) 100g

[theblackmamba]

b)
A temperatura de equilíbrio é 0ºC, pois apenas nesta temperatura que é possível haver água e gelo simultaneamente, logo temos:
[tex3]Q_1[/tex3] (resfriar a água)
[tex3]Q_2[/tex3] (fundir m - 50 gramas de gelo)

[tex3]Q_1 + Q_2 = 0[/tex3]
[tex3]m_a \cdot c_a \cdot (\theta _f - \theta _i) + m_g \cdot L_f = 0[/tex3]
[tex3]200\cdot1\cdot(0-20) + (m-50)\cdot80 = 0[/tex3]
[tex3]-4000 + 80m - 4000 = 0[/tex3]
[tex3]80m = 8000[/tex3]
[tex3]\boxed{m=100\text{g}}[/tex3]

[Matheus]

olá obrigado por responder!

só fiquei com uma duvida, como que eu sei q nao foi a agua que congelou ou o gelo que se fundiu?

pq fica (m-50) ???

grato

[theblackmamba]

Olá Matheus,
O gelo se funde devido ao resfriamento da água, pois o calor flui do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura (gradiente de temperatura). Assim o gelo "esquenta" (recebe calor suficiente para se fundir) e água "esfria" ("perde calor").
Colocamos "m" como a massa de gelo inicialmente. Pelo enunciado o gelo não fundiu totalmente, restou 50g. Logo a massa de gelo que se fundiu é a diferença, ou seja, m - 50 gramas. Abraço.

[Matheus]

"pois o calor flui do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura (gradiente de temperatura)".

super esqueci disso ahsuhasua

valeu, agora entendi!! muito grato