Questão do Dia
Disciplina: Física
Data: 25/3/2026
(UNI-RN/2026)
Em um calorímetro ideal, são colocados 100 g de gelo em seu ponto de fusão (0 ºC) e 200 g de água a 20 ºC. O calor latente de fusão do gelo é de 334 J/g; o calor específico da água é de 4,2 J/g ºC e o sistema está termicamente isolado.
Quando o equilíbrio térmico for estabelecido, o sistema será formado por:
A) 300 g de água a 0 ºC.
B) 300 g de água a 20 ºC.
C) 250,3 g de água e 49,7 g de gelo, a 0 ºC.
D) 250,3 g de água e 49,7 g de gelo, a 20 ºC.
Resposta: C
Para chegar a esse resultado, precisamos analisar as trocas de calor passo a passo. O segredo deste problema é verificar primeiro se a água quente tem energia suficiente para derreter todo o gelo.1.
Dados fornecidos no enunciado da questão:
Gelo: massa (mg) = 100g ; Temperatura (Tg) = 0ºC
Água: massa (ma) = 200g ; Temperatura (Ta) = 20ºC
Calor latente de fusão (L) = 334 J/g
Calor específico da água (c) = 4,2 J/ gºC
Calculando o calor máximo que a água pode ceder ao resfriar de 20ºC para 0ºC (calor cedido).
Qcedido = ma . c. ΔT
Qcedido = 200 . 4,2 . 20 (20ºC -0ºC)
Qcedido = 16.800 J
Calculando, agora, a quantidade de calor necessária para derreter o gelo.
Q = m. L
Q = 100 . 334 ⇒ Q = 33.400 J
Observe que a quantidade de calor necessária para derreter o gelo é muito maior que a quantidade de calor que a água pode ceder. Isso significa que parte do gelo permanecerá sem derreter e, assim, a temperatura final (em equilíbrio) será de 0ºC.
Calculando, então, a massa de gelo que derreteu (usando os 16.800 J fornecidos pela água).
Q = m. L
16.800 = mderreteu. 334 ⇒ mderreteu ≅ 50,3 g (isso virou água).
Então:
Massa de gelo remanescente =100g – 50,3 ≅ 49,7 g de gelo
Massa de água final = 200 g + 50,3 ≅ 250,3 g de água