Mistura-se 1 litro de água a 20 ºC com 3 litros de água com 60 ºC. Considerando a lei zero da termodinâmica, o que deverá ocorrer com a mistura?

Pela lei zero da Termodinâmica, sistemas em contato térmico tendem ao equilíbrio térmico: se dois corpos estão a temperaturas diferentes e podem trocar calor, haverá transferência de energia térmica até que ambos fiquem com a mesma temperatura final.

1. Sentido do fluxo de calor

• Como há água a $60\,^{\circ}\mathrm{C}$ (mais quente) e água a $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ (mais fria), ocorrerá troca de calor.
• O calor flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura, ou seja, do mais quente para o mais frio.

2. Temperatura final da mistura

• Ao final, a mistura atinge uma única temperatura de equilíbrio.
• Sem perdas de calor para o ambiente e sendo a mesma substância (água), essa temperatura de equilíbrio deve ficar entre $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ e $60\,^{\circ}\mathrm{C}$ (não pode ficar acima do máximo nem abaixo do mínimo iniciais).
• Como há mais água quente (3 L) do que fria (1 L), a temperatura final ficará mais próxima de $60\,^{\circ}\mathrm{C}$, mas ainda intermediária.

Logo, a alternativa que descreve corretamente o sentido do fluxo de calor e o resultado (temperatura intermediária) é a B.

Alternativa correta: B.