Física II ⇒ Termologia - Mudanças de estado Tópico resolvido

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Boa noite!

Em um calorímetro ideal misturam-se 200g de gelo a -40°C com 100g de água em uma temperatura T.
Dados: Cgelo=0,50 cal/g°C, Lfusão: 80cal/g, Cágua= 1cal/°C. Determinar:

A) a temperatura T, para que no equilíbrio térmico coexistam massas iguais de gelo e de água.
B) a temperatura da água, quando o gelo atinge 0ºC, considerando as condições do item A.

Resposta

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A) 80°C
B) 40°C

Poderiam me ajudar nessa? Obrigado

[Augustus]

No item A, é preciso um raciocínio que destoa um pouco dos exercícios de calorimetria: você precisa pensar que, no equilíbrio térmico, irá existir 150g de água e 150g de gelo. Primeiramente, a água só coexiste (a 1atm) com o gelo a 0°C. Isso significa que, quando o gelo chegar a 0°C, parte dele deve ser fundido (50g) e, simultaneamente ao momento em que essa quantidade de gelo ser fundida, 100g de água deve chegar a 0°C. Tudo isso por ser descrito por:

[tex3]Q_1 + Q_2 + Q_3=0[/tex3]
[tex3]Q_1[/tex3] é o calor absorvido pelo gelo para chegar a 0°C; [tex3]Q_2[/tex3], o calor absorvido pelos 50g pra mudar de estado físico; [tex3]Q_3[/tex3] o calor cedido pela água para que o gelo sofresse todas as mudanças citadas anteriormente

[tex3]200.0,5.40 + 50.80 + (-100.T)= 0[/tex3]
[tex3]4000 + 4000 = 100T[/tex3]
[tex3]T=80°C[/tex3]

Quando o gelo chega a 0°C, ele absorveu 4000cal e, assim, podemos ver a que temperatura a água estava nesse momento:
[tex3]4000 + 100.1.(T-80)=0[/tex3]
[tex3]4000 + 100T - 8000=0[/tex3]
[tex3]T=40°C[/tex3]