1°) Encontrar a quantidade de calor que a água libera para chegar a 0°C.
Q = 200.1.(0 - 30)
Q = - 6000 cal
2°) Encontrar a quantidade de calor absorvido pelo gelo para chegar a 0°C.
Q = 50.0,5.(0 -(-10))
Q = 250 cal
3°) Encontrar a quantidade de calor absorvido pelo gelo para derreter.
Q = 50.80
Q = 4000
4°) Encontrar o total absorvido pelo gelo.
Qtotal = 4000 + 250
Qtotal = 4250
Portanto, todo o gelo irá derreter!
5°) Encontrar a temperatura de equilíbrio.
200.1.(T - 30) + 4250 + 50.1.(T - 0) = 0
200T - 6000 + 4250 + 50T = 0
250T = 1750
T = 7°C.
GABARITO: LETRA A
Qual a quantidade de energia para a fusão da massa do gelo (S>L)?
Primeiro, para que o gelo à -10°C chegue no Ponto de Fusão (0°C), haverá mudança de temperatura do -10°C até os 0°C, logo usaremos
Q¹ = m.c.∆T
Q¹ = 50g . 0,5 cal/g°C . (0°C - ( -10°C) )
Q¹= 250cal
Agora, haverá mudança de estado físico (Fusão S>L), portanto, Q = m. L
Q²= 50g . 80cal/g
Q²= 4000cal
Soma as quantidades de energia:
Q¹+Q² = Q total
250cal + 4000cal = 4250 cal
Essa a energia que o gelo precisa para passar para o estado líquido.
E qual a quantidade de energia que a água irá fornecer ao gelo?
É só você supor que a água chegue aos 0°C (temperatura de fusão do gelo)
Q = m . c . ∆T
Q = 200g . 1cal/g°C . ( 0° - 30°C)
Q = -6000 cal
(negativo porque a água perde calor e o gelo absorve)
Conclusão:
A água irá fornecer 6000cal, e o gelo precisa de 4250cal para ser derretido, logo ele irá derreter.
A questão ainda pede o equilíbrio térmico, para isso é só você somar a massa do gelo que virou água com a massa da água ( 50g + 200g = 250g),
e ter em mente que houve um saldo de calorias ( 6000 - 4250 = 1750cal).
Agora joga na fórmula (Q = m . c . ∆T) para achar a temperatura de equilíbrio térmico:
1750cal = 250g . 1cal/g°C . ∆T
∆T = 1750/250
∆T = 7°C
Os 250g de água variaram de 0°C para 7°C, sendo esse o equilíbrio térmico.
Letra A.