Question

Mergulha-se uma barra de ferro de 5 kg e temperatura inicial 100 ºC num recipiente contendo 1 kg de água inicialmente a 40 ºC. Todas as trocas térmicas ocorrem apenas entre o recipiente, a água e a barra de ferro. Sabendo que o calor específico da água é 1,00 cal/g ºC, e o do ferro, 0,12 cal/g ºC, e considerando que o recipiente absorve 20 kcal até o novo equilíbrio térmico ser atingido, pode-se afirmar que a temperatura final do sistema vale:
a) 40 ºC
b) 50 ºC
c) 60 ºC
d) 70 ºC
e) 80 ºC

Answer 1

A alternativa correta é a B.

A variação de calor de um corpo é dado por:

Q = m . c . ΔT

onde m é a massa do corpo, c é o calor especifico do mesmo e ΔT é a variação de temperatura.

Nesse caso, todo o sistema entrará em equilíbrio térmico teremos que ΔQ = 0. Assim, podemos escrever que:

Q = $\Delta Q_{ferro} + \Delta Q_{agua} + \Delta Q_{recipiente}$

Q = m₁ . c₁ . ΔT₁ + m₂ . c₂ . ΔT₂ + 20.000

0 = 5.000 . 0,12 . (Tf - 100) + 1.000 . 1,00 . (Tf - 40) + 20.000

0 = 600Tf - 60.000 + 1.000Tf - 40.000 + 20.000

0 = 1.600Tf - 80.000

Tf = 80.000 ÷ 1.600

Tf = 50 ºC

Espero ter ajudado!