Gabarito disponível
Nas questões de Física, quando necessário, use g = 10 m/s²
Em um recipiente termicamente isolado de capacidade térmica 40,0 cal/°C e na temperatura de 25 °C são colocados 600 g de gelo a −10 °C e uma garrafa parcialmente cheia, contendo 2,0 L de refrigerante também a 25 °C, sob pressão normal.
Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível e o refrigerante com características semelhantes às da água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal/g °C e na fase sólida 0,5 cal/g °C, calor latente de fusão de 80,0 cal/g °C bem como densidade absoluta na fase líquida igual a 1,0 g/cm³, a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, em °C, é
Em um recipiente termicamente isolado de capacidade térmica 40,0 cal/°C e na temperatura de 25 °C são colocados 600 g de gelo a −10 °C e uma garrafa parcialmente cheia, contendo 2,0 L de refrigerante também a 25 °C, sob pressão normal.
Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível e o refrigerante com características semelhantes às da água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal/g °C e na fase sólida 0,5 cal/g °C, calor latente de fusão de 80,0 cal/g °C bem como densidade absoluta na fase líquida igual a 1,0 g/cm³, a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, em °C, é
Resolução comentada
Balanço de calor leva a 0 °C com todo o gelo derretido.
O gelo precisa de 600·0,5·10 = 3 000 cal para chegar a 0 °C e de 600·80 = 48 000 cal para fundir, total 51 000 cal. O refrigerante (2 000 g) liberando de 25 °C a 0 °C fornece 50 000 cal, e o recipiente fornece 40·25 = 1 000 cal, total 51 000 cal. A energia é exatamente a necessária, então a temperatura final é 0 °C.
Análise das alternativas
A) Seria o caso de o gelo não receber calor suficiente para chegar a 0 °C, o que não ocorre. C e D) Exigiriam calor sobrando depois da fusão total, mas a energia disponível só basta para fundir todo o gelo.
Referência: Calorimetria: Q = m·c·ΔT e Q = m·L.
Resolução comentada do VaiConcursos.