Questão 56 — Calorimetria — Mudanças de Estado (Física) — Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) 2020

Física Calorimetria — Mudanças de Estado

2020 Superior

Exército Brasileiro — Escola de Formação Complementar do Exército (EsFCEx) · Oficial do Quadro Complementar do Exército — Área: Magistério de Física · Caderno Versão A (011. Prova Objetiva)

Gabarito disponível

Em um calorímetro ideal e de paredes adiabáticas, existem 600 g de água líquida a 5 ºC. A esse sistema, são acrescentados mais 400 g de água líquida a 10 ºC e 500 g de gelo a – 60 ºC. Adotando o calor específico da água líquida igual a cL = 1 cal/(g × ºC), o calor específico do gelo igual a cG = 0,5 cal/(g × ºC) e o calor latente de fusão do gelo igual a L = 80 cal/g, depois de atingido o equilíbrio térmico, dentro do calorímetro haverá

Selecione uma alternativa A) 750 g de água líquida a 0 ºC e 750 g de gelo a 0 ºC. B) 900 g de água líquida a 0 ºC e 600 g de gelo a 0 ºC. C) 1 500 g de água líquida a 0 ºC. D) 1 500 g de água líquida a 10 ºC. E) 1 100 g de água líquida a 0 ºC e 400 g de gelo a 0 ºC.

Resolução comentada

Balanço de calor entre água líquida e gelo a −60 ºC.

Resfriar a água líquida até 0 ºC libera 600·5 + 400·10 = 7000 cal. Aquecer o gelo até 0 ºC exige 500·0,5·60 = 15000 cal, então falta 8000 cal. Essa falta vem do congelamento de 8000/80 = 100 g de água. Resultam 900 g de água líquida e 600 g de gelo, a 0 ºC.

Análise das alternativas

A, C, D e E não respeitam o balanço de energia: C e D supõem que todo o gelo derrete, o que exigiria muito mais calor; A e E trazem massas de gelo e de água que não correspondem aos 100 g congelados.

Referência: Calorimetria: calor sensível Q = m·c·ΔT e calor latente Q = m·L.

Resolução comentada do VaiConcursos.