Cesgranrio · BR Distribuidora · Técnico(a) de Operação Júnior · 2008 · questão 36

Cesgranrio BR Distribuidora 2008 Física · Mudanças de estado físico também em Física · Calorimetria e trocas de calor

Questão 36

Em um dia muito quente em que a temperatura ambiente é igual a 32 ° C, um rapaz pegou um copo com 200 cm\(^{3}\) de água à temperatura ambiente. Para refrescá-la, colocou na água 5 cubos de gelo fundente, cada um com massa 20 g. Admitindo-se que só há troca de calor entre a água e o gelo, e que a pressão local é igual a 1 atm, quando atingir o equilíbrio térmico, no copo haverá

(Dados: \(c_{\text{água}}\) = 1 cal/g.° C, \(L_{\text{fusão}}\) = 80 cal/g e \(d_{\text{água}}\) = \(10^{3}\) kg/m\(^{3}\)).

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Resposta da banca: E

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Calorimetria com fusão — o calor da água até 0 °C só derrete parte do gelo, e o equilíbrio fica em 0 °C com gelo sobrando.

Objetivo

Achar o estado final de 200 g de água a 32 °C com 100 g de gelo a 0 °C. O que está em jogo é comparar o calor que a água tem para dar até 0 °C com o calor que o gelo precisa para derreter todo.

Conceitos para revisar

Quanto a água pode ceder até 0 °C

200 cm³ são 200 g. De 32 a 0 °C, com c igual a 1 cal/g·°C.

\[Q_{\text{água}} = 200 \cdot 1 \cdot 32 = 6400\ \text{cal}\]

disponível sem congelar

Quanto o gelo precisa para derreter todo

100 g a 80 cal/g.

\[Q_{\text{gelo}} = 100 \cdot 80 = 8000\ \text{cal}\]

mais do que a água tem

Derrete só o que os 6 400 cal pagam

6 400 sobre 80 são 80 g de gelo derretidos. Sobram 20 g de gelo, e a água passa a 280 g, tudo a 0 °C.

\[m_{\text{derretido}} = \dfrac{6400}{80} = 80\ \text{g}\]

água200 + 80; gelo: 100 − 80

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