Uma massa de de água liquida a uma temperatura de está localizada no interior de um recipiente isolado termicamente. O calor específico da água nestas condições é . A seguir, adicionamos a este sistema de gelo a uma temperatura de . O calor específico de fusão do gelo é . Considerando estas informações, responda às questões abaixo:
- Calcule a quantidade de calor necessária (em calorias) para derreter todo o gelo.
- Calcule a quantidade de calor necessária (em calorias) para que toda a massa de água liquida passe a ter uma temperatura de .
- Qual é a temperatura de equilíbrio térmico do sistema? Justifique a sua resposta.
- Uma vez atingido o equilíbrio térmico do sistema, calcule a massa (em gramas) de gelo que derreteu.
Passo 1
- Como queremos apenas derreter o gelo, precisamos calcular o calor latente dele:
- Como queremos mudar a temperatura da água líquida de para , precisamos calcular o calor sensível:
- Como , o calor necessário para transformar todo o gelo em água líquida é maior que o calor necessário para a água líquida sair de para . Então, não houve fusão de toda a massa de gelo, sendo assim, a temperatura de equilíbrio térmico é .
- Aqui, queremos saber a massa de gelo derretida após o fornecimento de . Logo:
Logo, para derreter o gelo, precisamos de calorias.
Passo 2
Passo 3
Passo 4
Então, derreteram apenas gramas de gelo.