Question

A têmpera do metal ocorre quando ele é aquecido a uma temperatura ideal e resfriado rapidamente. Esse processo possibilita a obtenção da maior dureza possível. Portanto, quando o metal é aquecido (recozido) e deixado para resfriar lenta e naturalmente, o resultado é a sua maleabilidade e moleza. Quando esse resfriamento é feito abruptamente, o metal pode tornar-se extremamente rígido.

Em um procedimento para endurecer uma peça de ferro de 1 kg, inicialmente a 80ºC, ela é colocada em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, juntamente com uma determinada quantidade de água a 20ºC, sendo a temperatura do sistema de 40ºC ao se atingir o equilíbrio térmico.

Considere o calor específico do ferro nove vezes menor que o da água.

A massa de água, em quilograma, que foi colocada no calorímetro, foi de, aproximadamente,

a) 0,22
b) 0,44
c) 0,52
d) 0,11
e) 1,10

Quero a explicação com o cálculo, por favor.

Answer 1

Resposta:

a) 0,22

Explicação:

Quando se trata de troca de calor em sistemas termicamente isolados, ao se atingir o equilíbrio térmico, a soma da quantidade de calor trocada no sistema precisa ser nula, pois a anergia na forma de calor perdida por um componente é exatamente igual a energia adquirida pelo outro, então:

Q1 + Q2 = 0

Q = (M x ΔT x C), então

(M1 x ΔT1 x C1) + (M2 x + ΔT2 x C2) = 0

sendo M= massa; ΔT = (temperatura final - temperatura inicial) e C o calor especifico.

Neste caso:

O calor especifica da água é igual a 1, o do ferro será nove vezes menor então fica 1/9 = 0,11

1Kg x (40-80)°C x 0,11 + M2 x (40-20) x 1 = 0

-4,4 + 20M2 = 0

M2 = -4,4/-20

M2 = 0,22Kg de água