Questão 43 — Calorimetria — Equilíbrio Térmico com Mudança de Fase (Física) — Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) · Marinha do Brasil — Colégio Naval 2021

Física Calorimetria — Equilíbrio Térmico com Mudança de Fase

Serviço de Seleção do Pessoal da Marinha (SSPM) 2021 Fundamental

Marinha do Brasil — Colégio Naval · Concurso Público de Admissão ao Colégio Naval (CPACN) · Caderno Amarela

Gabarito disponível

Em um dia ensolarado, a beira do mar, um banhista introduz uma pedra de gelo de 50g, a 0°C, em uma garrafa térmica, contendo 250g de água a 25°C, e a fecha. Desconsidere as trocas de calor com a garrafa. Calcule a temperatura de equilíbrio do sistema, em °C, inicialmente formado por água e gelo, no interior da garrafa, e assinale a opção correta.

Dados:
Calor específico da água = 1,0 cal/g°C; e
Calor latente da água = 80 cal/g.

Resolução comentada

Equilíbrio em 7,5 °C.

Fundir 50 g de gelo exige 50·80 = 4000 cal. A água a 25 °C pode ceder 250·25 = 6250 cal ao esfriar até 0 °C, então sobram 2250 cal. Essas 2250 cal aquecem os 300 g totais de água: ΔT = 2250/300 = 7,5 °C.

Análise das alternativas

A) 0 °C só ocorreria se o calor não fosse suficiente para fundir todo o gelo. B), C) e E) vêm de erros de cálculo no balanço de calor.

Referência: Calorimetria: calor sensível e latente.

Resolução comentada do VaiConcursos.