Question

Um calorímetro, de capacidade térmica desprezível, contém 400g de água a 10°C. Coloca-se no calorímetro uma peça de ferro (cFe = 0,10cal/g°C), de 1000g de massa, 200°C. Determine a temperatura de equilíbrio do conjunto (água + ferro).

Answer 1

Resposta:

A quantidade de calor sensível perdido ou absorvido por um corpo pode ser calculada pela equação:

$Q=m*c*\Delta T$

sendo

$Q$ : calor (cal)

$m$ : massa (g)

$c$ : calor específico (cal/gºC)

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

Sendo $T$ a temperatura de equilíbrio, o calor cedido pelo ferro pode ser calculado por:

$Q_f=m_f*c_f*\Delta T_f\\Q_f=1000*0,10*(T-200)\\Q_f=100*T-20000 \ \ \ \ \ \ \ (1)$

A quantidade de calor absorvido pela água será:

$Q_a=m_a*c_a*\Delta T_a\\Q_a=400*1*(T-10)\\Q_a=400*T-4000 \ \ \ \ \ \ \ (2)$

Sendo o calorímetro de capacidade térmica desprezível e desprezando também as perdas de calor para o ambiente, todo calor cedido pelo ferro deve ser absorvido pela água. Portanto, $Q_f+Q_a=0$. Utilizando as equações (1) e (2):

$Q_f+Q_a=0\\(100*T-20000)+(400*T-4000)=0\\500*T=24000\\T=48 \ ^{o}C$

Resposta: a temperatura de equilíbrio será T=48 ºC

Espero ter ajudado!! Bons estudos