Um estudante resolveu determinar experimentalmente a massa de um pedaço de latão que ele carregava consigo. Para isso, colocou o pedaço de latão em um vasilhame com água e colocou o aquecedor para funcionar até que a água, com o latão, fervesse. Em seguida, utilizou-se de um calorímetro que possuía uma capacidade térmica igual a 46/cal°C 400 mL de água a temperatura ambiente de 20°C. Tanto o calorímetro quanto a água estavam em equilíbrio térmico. Após adicionar o pedaço de latão, que estava a uma temperatura inicial de 100°C, o estudante determinou que a temperatura final após o equilíbrio térmico foi de 23,2°C. Sabendo que o calor específico da água é de 1 cal/g°C, que a densidade da água é de 1 g/cm³, que o calor específico do latão é igual a 0,092 cal/g°C, qual a massa de latão que o estudante possuía?
A) 100,0 g
B) 130,6 g
C) 100,7 g
D) 202,0 g
E) 408,1 g
Respostas
Primeiro vamos determinar a massa de água dentro do calorímetro:
Tomando como princípio que todo o calor envolvido no processo não seja trocado com meios externos teremos:
Logo a resposta correta é a letra D).
A massa de latão que o estudante possuía equivalia a aproximadamente 202 gramas.
O Calor específico é um valor característico de cada substância que nos informa a quantidade de calor que uma unidade de massa precisa perder ou ganhar para que sua temperatura variar em uma unidade.
Para calcular o calor sensível utilizamos a seguinte equação -
Q = mcΔT
As trocas de calor no calorímetro ocorrerão de forma que o calor cedido será igual ao calor recebido-
∑Q = 0
Uma vez que a densidade da água equivale a 1 g/cm³, podemos afirmar que 400 ml de água equivalem a 400 gramas.
d = m/V
1 = m/400
m = 400 gramas
Assim, teremos-
Qcalorímetro + Qágua + Qlatão = 0
C.ΔT + mcΔT + mcΔT = 0
46. (23,2 - 20) + 400. 1. (23,2 - 20) + m. 0,092. (23,2 - 100) = 0
147,2 + 1280 - 7,0656m = 0
m = 1427,2/7,0656
m = 201,99 gramas
m ≅ 202 gramas
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