m1 = 60 g di caffè a T1 = + 40°C;
m2 = 3 * 10 g =30 grammi di ghiaccio a T2 = - 18°C; m2 = 0,030 kg;
Lf = 3,35 * 10^5 J/kg;
Q fusione = Lf * m2 = 3,35 * 10^5 * 0,030 = 10050 J; Calore assorbito per fondere a 0°C.
Calore specifico ghiaccio c2= 2220 J/kg°C;
Calore specifico acqua c1 = 4186 J/kg°C;
Il caffè avrà lo stesso calore specifico dell'acqua c1 = 4186 J/kg°C.
Te = temperatura di equilibrio.
Q1 = c1 * m1 * (Te - 40°); calore ceduto caffè caldo;
Q2 = c2 * m2 * [0° - (- 18°)]; calore assorbito dal ghiaccio;
Q acqua fredda = c1 * m2 * (Te - 0°); calore assorbito dal ghiaccio fuso e diventato acqua fredda a 0°C
Q1 + Q2 + Q fusione + Q acqua fredda = 0;
c1 * m1 * (Te - 40°) + c2 * m2 * [0° - (- 18°)] + Lf * m2 + c1 * m2 * (Te - 0°) = 0;
4186 * 0,060 * (Te - 40°) + 2220 * 0,030 * 18 + 10050 + 4186 * 0,030 * Te = 0;
251,16 * Te - 10046,4 + 1198,8 + 10050 + 125,58 * Te = 0;
251,16 * Te + 125,58 * Te = + 10046,4 - 1198,8 - 10050;
376,74 * Te = 8837,1;
T equilibrio:
Te = 8837,1 / 376,74 = 23,5°C:
Alla fine avremo una massa di 60 + 30 = 90 g a 23,5°C.
Ciao @andrea05