Uma garrafa térmica isolada contém um cubo de gelo de massa a uma temperatura . Um pedaço de cobre de massa a uma temperatura é colocado na garrafa. Qual é a temperatura de equilíbrio e qual o estado final do gelo? Considere o calor específico do cobre e o do gelo . Dado: o calor latente de fusão do gelo é
a) e gelo parcialmente derretido
b) e gelo totalmente derretido
c) e gelo não derretido
d) e gelo totalmente derretido
e) e gelo não derretido
f) e gelo parcialmente derretido
Passo 1
Sabemos que o cobre vai perder calor para o gelo até que o sistema todo entre em equilíbrio. Cada calor sensível por ser calculado pela expressão
Já o calor latente
Sabendo que o equilíbro será alcançado quando
Passo 2
Para o cobre:
Para o gelo chegar até , dado que :
E para derreter todo o gelo, é preciso absorver (onde o calor latente de fusão do gelo é )
Passo 3
E olha só que coincidência:
Então o sistema entra em equilíbrio quando todo o gelo derrete a !
Resposta
d) e gelo totalmente derretido