Enunciado
Física - Moysés - Vol. 2 - Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 5
Um calorímetro de alumínio de contém de água a , inicialmente em equilíbrio. Coloca-se dentro do calorímetro um bloco de gelo de . Calcule a temperatura final do sistema. O calor específico do alumínio é e o calor latente de fusão do gelo é de (durante o processo de fusão, o gelo permanece a ).
Passo 1
Vamos começar calculando qual deve ser a energia para que todo o gelo possa ser derretido:
Vamos supor que o sistema tem energia suficiente para derreter esse gelo, e ainda aquecer um pouco a água que resulta disso.
Nesse caso, podemos escrever o seguinte:
Onde corresponde às trocas de calor com a água que veio do gelo derretido.
Passo 2
Agora vamos reescrever cada termo dessa fórmula:
Perceba que usamos no último termo porque estamos falando do gelo já derretido, cuja temperatura inicial é :
E o calorímetro e a água começam com :
O calo específico da água é , e o do alumínio é :
A massa do calorímetro de alumínio é e a do gelo é , então:
E litros de água correspondem a :
Vamos resolver essa equação para encontrar .
Passo 3
Começamos simplificando a equação:
Essa é a temperatura de equilíbrio do sistema.
OBS.: A resposta no final do livro está muuuuito possivelmente errada, beleza??
Resposta
A temperatura final do sistema é .