Em um experimento de calorimetria realizado no nível do mar, um estudante colocou 600 g de água a 10 ºC e 100 g de gelo a –40 ºC em um calorímetro ideal, onde já existiam 800 g de água a 5 ºC, em equilíbrio térmico com o calorímetro.

Sabendo que o calor específico da água líquida é 1 cal/(g·ºC), que o calor específico do gelo é 0,5 cal/(g·ºC) e que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, depois de atingido o novo equilíbrio térmico havia, dentro do calorímetro, 

  • a

    1500 g de água líquida a 10 ºC. 

  • b

    1450 g de água líquida e 50 g de gelo a 0 ºC. 

  • c

    1500 g de gelo a –5 ºC. 

  • d

    1500 g de água líquida a 0 ºC. 

  • e

    1500 g de gelo a 0 ºC.

Inicialmente, pode-se determinar a quantidade de energia necessária para derreter todo o gelo:

começar estilo tamanho matemático 14px reto Q com derreter espaço gelo subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço reto m com gelo subscrito vezes reto c com gelo subscrito vezes Δθ com gelo subscrito espaço mais espaço reto m com gelo subscrito vezes reto L com fusão subscrito fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px reto Q com derreter espaço gelo subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço 100 vezes 0 vírgula 5 vezes 40 espaço mais espaço estreito 100 vezes 80 espaço igual a espaço 10 espaço 000 espaço cal fim do estilo

Em seguida, é possível calcular a energia máxima liberada pelos 600 g de água a 10 °C:

começar estilo tamanho matemático 14px reto Q com máximo subscrito espaço igual a espaço reto m vezes reto c com ág espaço parêntese esquerdo reto l parêntese direito subscrito fim do subscrito vezes Δθ espaço igual a espaço 600 vezes 1 vezes 10 espaço igual a espaço 6000 espaço cal fim do estilo

Além disso, pode-se também determinar a energia máxima liberada pelos 800 g de água a 5 °C:

começar estilo tamanho matemático 14px reto Q com máximo subscrito espaço igual a espaço reto m apóstrofo vezes reto c com ág espaço parêntese esquerdo reto l parêntese direito subscrito fim do subscrito vezes Δθ espaço igual a espaço 800 vezes 1 vezes 5 espaço igual a espaço 4000 espaço cal fim do estilo

Sendo assim, ao se fazer as comparações dos calores calculados, pode-se concluir que os 600 g de água a 10 °C e os 800 g de água a 5 °C são capazes de fornecer a mesma quantidade de calor necessária para que todo o gelo seja derretido (10 000 cal).

Desse modo, pode-se concluir que, no equilíbrio térmico, temos 1 500 g de água líquida a 0 °C.