Question

Dois líquidos diferentes com volumes iguais, L₁ e L₂, são misturados no interior de um calorímetro ideal, de modo a isolá-los de influências externas. Considerando que a densidade do líquido L₁ é igual ao dobro da densidade do líquido L₂, o calor específico do líquido L₁ é igual à metade do calor específico do líquido L₂ e a temperatura inicial do líquido L₁ é igual ao triplo da temperatura inicial do líquido L₂, conclui-se que, quando alcançado o equilíbrio térmico do sistema, a temperatura de equilíbrio será igual a:

a) temperatura inicial do líquido L₂.

b) duas vezes a temperatura inicial do líquido L₂.

c) três vezes a temperatura inicial do líquido L₂.

d) quatro vezes a temperatura inicial do líquido L₂.

e) cinco vezes a temperatura inicial do líquido L2.

#simuladoENEM2021

Answer 1

A alternativa correta é a letra B, a temperatura de equilíbrio será duas vezes a temperatura inicial do líquido L₂.

Como possuem o mesmo volume, e a densidade do líquido 1 é duas vezes maior que a densidade do líquido 2, então a massa do líquido 1 também é duas vezes maior que a massa do líquido 2.

Diante disso, tem-se que o somatório da quantidade de calor trocado entre os líquidos deve ser zero. Assim:

${Q_{1}=-Q_{2}\rightarrow m_{1} \cdot c_{1} \cdot (T_{eq}-T_{1})=m_{2} \cdot c_{2} \cdot (T_{2}-T_{eq})$

$\rightarrow 2m_{2}\frac{c_{2}}{2} \cdot(T_{eq}-3T_{2})=m_{2} \cdot c_{2} \cdot (T_{2}-T_{eq})$

Fazendo as simplificações necessárias, obtém-se:

$\boxed{\boxed{\bf T_{eq}=2 \cdot T_{2}}}$

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Answer 2

Quando alcançado o equilíbrio térmico do sistema, a temperatura de equilíbrio será igual a: duas vezes a temperatura inicial do líquido L₂ - letra b).

Vamos aos dados/resoluções:  

A calorimetria acaba dividindo o calor, que é a forma de energia que se encontra em movimento quando dois corpos em diferentes temperaturas se "conectam", se divide em algumas vertentes, como;  

- Calor latente: A energia térmica que comanda as mudanças do estado físico;  

- Calor Sensível: A energia térmica que projeta a variação de temperatura;  

- Calor específico: A quantidade de calor que cada unidade de massa tem de ceder ou receber para que sua temperatura oscile;

Então como ambos possuem o mesmo volume e densidade (já que Dl1 é 2x maior que a Dl2), isso acaba fazendo que a massa do líquido 1 (Ml1) também seja 2x maior do que Ml2.  

Portanto, quando fizermos a somatória da quantidade de calor, encontraremos:  

Q1 = -Q2 > M1 . c1 . (Teq - T1) = m2 . c2 . (T2 - Teq)

2m2 c2/2 . (Teq - 3T2) = m2 . c2 . (T2 - Teq)

Finalizando com a simplificação, teremos:

Teq = 2 . T2

Para saber mais sobre o assunto:  

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Espero ter ajudado nos estudos e bebam água :)