Resposta:
Oi, boa tarde,
O que sempre faço é um diagrama das fases, que neste caso a primeira fase o gêlo começa com - 10°C, sobe para 0°C.
A segunda fase é a conversão do gêlo a 0°C em água a 0°C.
A terceira fase é quando a água a °C é aquecida desde 0° até a temperatura final Tf.
A quarta fase é a água quente que libera calor para o gêlo e a água do gelo derretido. Esta temperatura começa com valor de 100°C, então está perdendo energia em todo o processo, portanto é negativo.
Obedecendo a lei de conservação de energia, todo o calor emitido pela água terá de igualar a energia absorvida durante todo o processo.
Explicação:
O que temos:
Gêlo = 100 g, a - 10°C de temperatura inicial.
àgua = 200 g a 100°C de temperatura inicial.
Estas 3 fases em que a energia é absorvida = energia dispensada.
Q1 = m · c · ΔT
Q1 = 100 g · 0,5 Cal/g°C · 15°C = 1250 Cal
Q2 = 100 g · 80 Cal/g = 8000 Cal
Q3 = 100 g · 1,0 Cal/g°C ° (Tf - 0°C)
Q4 = -1 (200g · 1,0 Cal/g°C (Tf - 100°C)
Determinamos a temperatura final da mistura.
Q1 + Q2 + Q3 = - Q4
1250 Cal + 8000 Cal + 100 g · 1,0 Cal/g°C ° (Tf - 0°C)
= -1 (200g · 1,0 Cal/g°C (Tf - 100°C)
9250 Cal + 100Tf = -1 (200Tf - 20000)
9250 Cal + 100Tf = - 200Tf + 20000
9250 Cal + 100Tf + 200Tf = 20000
9250 Cal + 300Tf = 20000
300Tf = 20000 - 9250
300Tf = 10750
Tf = 10750 / 300
Tf = 35,83°C