(SEARS 15.94) Em um recipiente de massa desprezível,
de gelo com temperatura inicial de
é adicionado a
de água que está a uma temperatura de
.
(b) Quantos quilogramas de água e de gelo permanecem em equilíbrio na temperatura final?
(b) Quantos quilogramas de água e de gelo permanecem em equilíbrio na temperatura final?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um problema de troca de calor envolvendo gelo e água. Temos 0,140 kg de gelo a -15°C e 0,190 kg de água a 35,0°C. A gente precisa descobrir quanto de água e gelo vai sobrar quando eles chegarem à mesma temperatura final.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular quanto de calor é necessário para aquecer o gelo de -15°C até 0°C. Usamos a fórmula:
Onde:
-
-
(capacidade térmica do gelo) -
(aquecendo de -15°C para 0°C)
Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular quanto de calor é preciso para derreter todo esse gelo a 0°C. A fórmula é:
Onde:
-
(calor latente de fusão do gelo)
Então:
Passo 4
O total de calor necessário para aquecer e derreter todo o gelo é:
Passo 5
Agora, vamos ver quanto de calor a água quente pode fornecer ao esfriar de 35,0°C até 0°C. Usamos:
Onde:
-
-
(capacidade térmica da água) -
Então:
Passo 6
Comparando o calor disponível da água (27,8 kJ) com o necessário para derreter todo o gelo (51,17 kJ), vê que a água não tem calor suficiente para derreter todo o gelo. Então, parte do gelo vai derreter e parte vai ficar.
Passo 7
Primeiro, subtraímos o calor usado para aquecer o gelo até 0°C:
Passo 8
Agora, calculamos quanto gelo vai derreter com esses 23,39 kJ:
Passo 9
Então, o gelo que sobra é:
E a água total no equilíbrio é a água inicial mais o gelo derretido:
Resposta
No equilíbrio final, permanecem 0,260 kg de água e 0,070 kg de gelo.
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de água a
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e
, e está cheio com óleo Meriam vermelho. Calcule o ângulo,
, que dará uma deflexão de
ao longo do tubo inclinado para uma pressão aplicada de
(manométrica). Determine a sensibilidade desse manômetro.
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