Física II ⇒ Calorimetria - Problema com Calorímetro Tópico resolvido

[murilogazola]

Num calorímetro, de capacidade térmica de 70 cal/ºC, contendo 100g de água a 20ºC, são colocados 100g de gelo a -20ºC. Quando atingido o equilíbrio, no interior do calorímetro, tem-se.
Dados:
Calor específico da água = 1,0 cal/g ºC
Calor específico do gelo = 0,50 cal/g ºC
Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

a) só gelo a 0ºC
b) só água a 0ºC
c) 130g de água e 70g de gelo a 0ºC
d) 150g de água e 50g de gelo a 0ºC
e) 170g de água e 30g de gelo a 0ºC

alguem sabe resolver, pode me ajudar

[Thales Gheós]

Para chegar a zero graus o gelo precisa receber:

[tex3]Q=100.0,5\cdot (0-(-20))\,\rightarrow \,Q=1000cal[/tex3]

para derreter todo o gelo serão necessárias ainda:

[tex3]Q=100.80\,\rightarrow \,Q=8000cal[/tex3]

chegando a zero graus o sistema água+calorímetro libera:

[tex3]Q=70(-20)+100\cdot (-20)\,\rightarrow \,Q=-3400cal[/tex3]

vemos assim que não será possível derreter todo o gelo e no final haverá gelo e água a zero graus. Após alcançar o zero o sistema dispõe de [tex3]2400cal[/tex3] para derreter uma massa de gelo:

[tex3]2400=m\cdot 80\,\rightarrow \,m=30g[/tex3] é a massa de gelo derretida e o sistema terá:

[tex3]130g[/tex3] de água e [tex3]70g[/tex3] de gelo a [tex3]0^oC[/tex3]

[murilogazola]

Olá Thales,
por que você fez essa conta? qndo devo fazer ela?

chegando a zero graus o sistema água+calorímetro libera:
[tex3]Q=70(-20)+100.(-20)\,\rightarrow \,Q=-3400cal[/tex3]

Pensando aqui, você fez:
Q=c.Ti + ma.Ti

c=capacidade térmica
ma=massa da água
Ti= Temperatura Inicial do gelo

Mas pq esse cálculo?
qndo devo fzê-lo?