Um exercício sobre trocas de calor propunha que 235 g de água, a temperatura de 25ºC e a pressão de 1 atm, fossem misturadas a 63 g de gelo, à temperatura de –18ºC, num calorímetro ideal mantido sob agitação. Para resolvê-lo, um estudante testou as cinco hipóteses seguintes:
onde: m = massa que sofre mudança de fase e t = temperatura de equilíbrio.
a) Considerando que os cálculos realizados pelo estudante estejam corretos, justifique qual das hipóteses acima fornece um resultado possível de ocorrer experimentalmente, nas condições propostas pelo exercício.
b) Sabendo-se que a temperatura de fusão do gelo é inversamente proporcional à pressão, explique o que ocorreria com a temperatura de equilíbrio e com a massa da substância que sofre mudança de fase, se a pressão no calorímetro fosse superior a 1 atm. Suponha que os valores dos calores específicos e dos calores latentes específicos não dependam da pressão e da temperatura.