Question

4. (MACKENZIE-2019-MODELO ENEM) - Anelise lava a sua garrafa
térmica com água filtrada, à temperatura de 20°C. Coloca então, na
garrafa, uma porção de 200g de café que acabara de coar, a uma
temperatura inicial 0. Considerando-se a capacidade térmica da garrafa
100 cal/°C, o calor específico sensível do café 1,0 cal/g°C e, após algum
tempo, a temperatura de equilíbrio do sistema garrafa/café ter atingido
60°C, pode-se afirmar o valor de que o valor do aquecimento, em°C, é
a) 30 b) 40 c) 60 d/ 70 e) 80​

Answer 1

O café estava, inicialmente, a 80 ºC. Letra e).

Vamos considerar que a garrafa térmica é um sistema termicamente isolado. Ou seja, não correm trocas de calor com o meio externo, apenas entre a água, o café e a garrafa.

Pela principio da conservação da quantidade de calor do sistema, vamos ter que:

$Q_{antes} = Q_{depois}$

A quantidade de calor é dada por:

Q = mcΔT

Ou também, a partir da capacidade térmica:

Q = C*ΔT

Substituindo os valores do enunciado:

$C_{garrafa}*(60 - 20) = m_{cafe}*c_{cafe}*(\theta _o - 60)\\\\100*40 = 200*1*(\theta _o - 60)\\\\\theta _o - 60 = 4000/200 = 20\\\\\theta _o = 20 + 60 = 80^oC$

Você pode aprender mais sobre Calorimetria aqui: https://brainly.com.br/tarefa/18327006

Answer 2

O valor da temperatura de equilíbrio do sistema garrafa/café, em ⁰C, é

e) 80​

De acordo com o Princípio geral das trocas de calor, se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.

Qa + Qb + Qc +... = 0

Dessa forma, vamos calcular:

Qgarrafa + Qcafé = 0

m₁ . c₁ . ΔT₁ + m₂ . c₂ . ΔT₂ = 0

Devemos lembrar que a capacidade térmica é dada por e temos que a capacidade térmica da garrafa  vale 100 cal/°C:

C = m . c

Logo:

m . c . T + C . T = 0

200 . 1 . (60-T) + 100 . (60-20) = 0

16000 - 200T = 0

T = 80°C

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