Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.4 - Ex. 35
Uma garrafa térmica contém de café a . Um cubo de gelo de à temperatura de fusão é usado para esfriar o café. De quantos graus o café esfria depois que todo gelo derrete e o equilíbrio térmico é atingido? Trate o café como se fosse água pura e despreze as trocas de energia com o ambiente.
Passo 1
Fala galerinha bonita, tudo show de bola?
Como temos equilíbrio térmico, sabemos que todo calor cedido do café será absorvido pelo gelo e a soma de todos os calores envolvidos é zero.
Vamos calcular os calores do café e do gelo separadamente. Bora lá?
Passo 2
Sabendo que a densidade da água é e que o volume é , podemos calcular a massa de água (café) que irá esfriar.
Sabemos também que o calor específico da água é e que o calor latente de fusão é , podemos então determinar os calores envolvidos. Assim:
Do gelo temos:
- Calor latente de mudança de fase do gelo:
- Calor sensível para atingir à temperatura de equilíbrio:
- Calor sensível para atingir a temperatura de equilíbio:
Do café temos:
Passo 3
Agora podemos fazer a soma dos calores e igualar a zero:
Logo:
Passo 4
Agora podemos determinar quantos graus o café esfriou, tal que:
