Question

300ml de água a (20°C) +100g de ferro a (200°C) = Temperatura final.
Dados: 1ml= 1g (água)
Calor específico do ferro= 0.11 cal/ g° C
Calor específico da Água= 1,0 cal / g° C
Qual a temperatura final?​

Answer 1

Resposta:

A temperatura final após ser atingido o equilíbrio térmico será de 26,37ºC.

Explicação:

Vamos lá!

Essa questão é sobre equilíbrio térmico.

Nesse caso, são misturados dois materiais, água e ferro, sendo que cada um deles está a uma temperatura inicial.

O material que está numa temperatura maior cede calor (energia térmica) para o material que está com a temperatura menor. Assim, dizemos que o material quente (com maior temperatura) perde calor e que o material frio (com menor temperatura) absorve calor.

Esse fluxo irá acontecer até que não haja mais diferença de temperatura entre os corpos. A essa condição damos o nome de equilíbrio térmico e dizemos que a temperatura final é a temperatura de equilíbrio.

Para encontrarmos essa temperatura, considerando que não há trocas de calor para outros corpos ou materiais, estabelecemos a seguinte relação:

$Q_{1}+Q_{2}=0$

onde,

$Q_{1}$ é a quantidade de calor absorvida pelo material frio e

$Q_{2}$ é a quantidade de calor perdida pelo material quente.

Como não há trocas de calor, todo o calor perdido pelo corpo quente será absorvido pelo corpo frio.

O calor sensível (que provoca mudanças na temperatura dos materiais) é dado por:

$Q=m.c.\Delta T$

onde,

m é a massa do material,

$\Delta T$ é a variação de temperatura entre a temperatura de equilíbrio e a temperatura inicial do material e

$c$ é o calor específico do material.

Dessa forma, temos que:

$m_{1}.c_{1}.\Delta T_{1} + m_{2}.c_{2}.\Delta T_{2}=0$

e considerando:

material frio - água

material quente - ferro,

temos que:

$300.1.(T_{e}-20)+100.0,11.(T_{e}-200)=0$

onde,

$T_{e}$ é a temperatura de equilíbrio. Assim,

$300.T_{e}-6000+11.T_{e}-2200=0\\311.T_{e}=8200\\T_{e}=26,37\ºC$

Logo, a temperatura de equilíbrio é de 23,37ºC.

Answer 2

Explicação:

Vamos lá!

Essa questão é sobre equilíbrio térmico.

Nesse caso, são misturados dois materiais, água e ferro, sendo que cada um deles está a uma temperatura inicial.

O material que está numa temperatura maior cede calor (energia térmica) para o material que está com a temperatura menor. Assim, dizemos que o material quente (com maior temperatura) perde calor e que o material frio (com menor temperatura) absorve calor.

Esse fluxo irá acontecer até que não haja mais diferença de temperatura entre os corpos. A essa condição damos o nome de equilíbrio térmico e dizemos que a temperatura final é a temperatura de equilíbrio.

Para encontrarmos essa temperatura, considerando que não há trocas de calor para outros corpos ou materiais, estabelecemos a seguinte relação:

onde,

é a quantidade de calor absorvida pelo material frio e

é a quantidade de calor perdida pelo material quente.

Como não há trocas de calor, todo o calor perdido pelo corpo quente será absorvido pelo corpo frio.

O calor sensível (que provoca mudanças na temperatura dos materiais) é dado por:

onde,

m é a massa do material,

é a variação de temperatura entre a temperatura de equilíbrio e a temperatura inicial do material e

é o calor específico do material.

Dessa forma, temos que:

e considerando:

material frio - água

material quente - ferro,

temos que:

onde,

é a temperatura de equilíbrio. Assim,

Logo, a temperatura de equilíbrio é de 23,37ºC.

Resposta: A temperatura final após ser atingido o equilíbrio térmico será de 26,37ºC.