Question

Em um recipiente ideal são colocados 500 g de água inicialmente a 10ºC e um parafuso de ferro de 800 g, inicialmente a 90ºC. Determine a temperatura atingida no equilíbrio térmico. Dados: calor específico do ferro: c Fe = 0,1 cal/(g.ºC) calor específico da água: c água = 1,0 cal/(g.ºC)

Answer 1

Resposta:

O calor sensível absorvido ou cedido por um corpo pode ser calculado por:

$Q=m*c*\Delta T \ \ \ \ \ \ \ (1)$

sendo

$Q$: quantidade de calor (cal)

$m$: massa (g)

$c$: calor específico (cal/gºC)

$\Delta T$: variação de temperatura (ºC ou K)

Deve-se atentar que, desprezando as perdas de calor para o ambiente e sendo o calorímetro de capacidade térmica desprezível, todo calor cedido pelo parafuso de ferro será absorvido pela pela água. Portanto:

$Q_{f}+Q_a=0 \ \ \ \ \ \ \ (2)$

sendo

$Q_f$: calor cedido pelo parafuso de ferro

$Q_a$: calor absorvido pela água

Sendo $T$ a temperatura de equilíbrio do conjunto, pode-se calcular os calores envolvidos no processo.

Cálculo do calor cedido pelo parafuso: Aplica-se a equação (1):

$Q_f=m_f*c_f*\Delta T_f\\Q_f=800*0,1*(T-90)\\Q_f=80*T-7200$

Cálculo do calor absorvido pela água: Aplica-se a equação (1):

$Q_a=m_a*c_a*\Delta T_a\\Q_a=500*1*(T-10)\\Q_a=500*T-5000$

Substituindo os calores calculados na equação (2):

$Q_{f}+Q_a=0\\(80*T-7200)+(500*T-5000)=0\\580*T=7200+5000\\580*T=12200\\T=12200/580\\T=21,03 \ ^{o}C$

Portanto, a temperatura de equilíbrio térmico é $T=21,03 \ ^{o}C$

Espero ter ajudado!! Bons estudos