Question

Para esfriar uma ferradura que foi finalizada, o ferreiro a
jogou em um recipiente com 3 litros de água. A ferradura estava a
1530°C e a água estava a 20°C. A capacidade térmica da
ferradura media 20 cal/°C e o calor específico da água media 1
cal/(g.ºC). Considerando que a água e a ferradura formam um
sistema termicamente isolado, qual a temperatura final do
sistema

Answer 1

A temperatura final do sistema sera 30 ℃.

Para resolvermos esse exercício devemos usar o conceito de equilíbrio térmico, no qual a variação de calor do meio é zero:

ΔQ = 0

Q1 + Q2 = 0

c1 . ΔT + m2 . c2 . ΔT = 0

Nesse caso temos que a ferradura tem capacidade calorifica de 20 cal/℃ e a água tem calor específico de 1 cal/g.℃.

Como foi usado 3 L de água e sua densidade é de 1 g/mL, teremos que esse volume corresponde a 3.000 g.

Agora considerando a mudança de temperatura em cada corpo, teremos:

(20,0) . (Tf - 1.530) + (3.000) . (1,00) . (Tf - 20) = 0

20Tf - 30.600 + 3.000Tf - 60.000 = 0

3.020Tf = 90.600

Tf = 30℃

Espero ter ajudado!