Gabarito disponível
Uma garrafa de cobre com 400g de massa, contendo (e em equilíbrio térmico com) uma certa quantidade de água a 20°C, foi posta em contato com anidrido sulfuroso à temperatura de -10°C. Num dado instante, verificou-se que foram vaporizados 640g de anidrido sulfuroso sem alteração de sua temperatura e que foi congelada metade da água inicialmente presente na garrafa. Sendo assim, pode-se afirmar que a massa de água inicialmente existente na garrafa era:
Dados: calor latente de fusão do gelo Lf = 80cal/g, calor latente de vaporização do anidrido sulfuroso Lv = 95cal/g, calor específico do cobre cCu = 0,1cal/g°C
Dados: calor latente de fusão do gelo Lf = 80cal/g, calor latente de vaporização do anidrido sulfuroso Lv = 95cal/g, calor específico do cobre cCu = 0,1cal/g°C
Resolução comentada
Balanço de calor resulta em 1,0 kg de água.
O SO2 absorve Q = 640 × 95 = 60.800 cal. Esse calor vem do resfriamento da água e do cobre de 20 °C a 0 °C, mais o congelamento de metade da água. Assim, m·1·20 + (m/2)·80 + 400·0,1·20 = 60.800, ou seja, 60m + 800 = 60.800, o que dá m = 1000 g = 1,0 kg.
Análise das alternativas
As demais massas não satisfazem o balanço: 0,76, 0,85, 1,5 e 3,0 kg resultam em calor total diferente de 60.800 cal.
Referência: Calorimetria – calor sensível e latente.
Resolução comentada do VaiConcursos.