Question

c) Um calorímetro de capacidade térmica igual a 50 cal/oC contém 300 g de água a 20 oC. É introduzido no calorímetro um bloco de cobre com 20 g a 80 oC. Determine a temperatura final de equilíbrio térmico. Dados: cCu = 0,092 cal/goC; cH2O = 1 cal/goC.

Answer 1

O sistema entrará em equilíbrio térmico a uma temperatura de, aproximadamente, 20,31ºC.

Devemos considerar que todo o sistema (calorímetro + água + cobre) entrará em equilíbrio térmico ao final do processo, onde todos estarão com a mesma temperatura T.

Pela calorimetria, sabemos ser válida a relação:

∑Q = 0

Deste modo, podemos escrever:

$Q_{calorimetro} + Q_{agua} + Q_{cobre} = 0\\\\C_{calorimetro}\Delta T_{calorimetro} + m_{agua}c_{agua}\Delta T_{agua} + m_{cobre}c_{cobre}\Delta T_{cobre} = 0$

Substituindo os valores fornecidos no enunciado:

$50*(T - 20) + 300*1*(T - 20) + 20*0,092*(T - 80) = 0\\\\50T - 1000 + 300T - 6000 + 1,84T - 147,2 = 0\\\\351,84T = 7147,2\\\\T = 7147,2/351,84 = 20,31^\circ C$

Importante ressaltar que o sistema calorímetro+água inicial está em equilíbrio térmico, por isso a temperatura inicial do calorímetro e da água são a mesma.

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