Para tentar descobrir com qual material sólido estava lidando, um cientista realizou a seguinte experiência: em um calorímetro de madeira de 5 kg e com paredes adiabáticas foram colocados 3 kg de água. Após certo tempo, a temperatura medida foi de 10° C, a qual se manteve estabilizada. Então, o cientista retirou de um forno a 540° C uma amostra desconhecida de 1,25 kg e a colocou dentro do calorímetro. Após um tempo suficientemente longo, o cientista percebeu que a temperatura do calorímetro marcava 30° C e não se alterava
Material Calor específico(cal/g.ºC)
Água 1,00
Alumínio 0,22
Chumbo 0,12
Ferro 0,11
Madeira 0,42
Vidro 0,16
Sem considerar as imperfeições dos aparatos experimentais e do procedimento utilizado pelo cientista, assinale a alternativa que indica qual elemento da tabela acima o cientista introduziu no calorímetro.
a) Chumbo
b) Alumínio
c) Ferro
d) Vidro
Ps: A resposta correta é d) Vidro.
Respostas
Q = m.c.ΔT
Voce tem que a somatoria dos Q = 0:
Q' + Q" + Q"'= 0
Q' = quantidade de calor que a agua recebeu
Q" = quantidade de calor que o calorimetro recebeu
Q"' = quantidade de calor que a amostra perdeu.
Entao voce tem que a temperatura final (Tf) é 30°C. A temperatura inicial da agua (Ti') é 10°C, do calorimetro (Ti") é 10°C e a da amostra (Ti"') é 540°C.
OBS: lembre-se de passar kg para g!
m'.c'.(Tf - Ti') + m".c".(Tf - Ti") + m"'.c"'.(Tf - Ti"') = 0
[3000 . 1 . (30 - 10)] + [5000 . 0,42 . (30 - 10)] + [1250 . c"' . (30 - 540)] = 0
(3000 . 20) + (2100 . 20) + (1250 . c"' . -510) = 0
60000 + 42000 - 637500 . c"' = 0
637500 . c"' = 102000
c"' = 0,16 cal/(g°C)
E dentre as substancias, aquela que tem o calor especifio igual a 0,16 é o vidro.
Se se confundir um pouco nas contas, faça cada Q separado e depois juntas eles:
Q' = m' . c' . (Tf - Ti')
Q' = 3000 . 1 . (30 - 10)
Q' = 3000 . 20 = 60000 cal
Q" = m" . c" . (Tf - Ti")
Q" = 5000 . 0,42 . (30 - 10)
Q" = 2100 . 20 = 42000 cal
Q"' = m"' . c"' . (Tf - Ti"')
Q"' = 1250 . c"' . (30 - 540)
Q"' = 1250 . (-510) . c"' = -637500 . c"'
Agora junta tudo:
Q' + Q" + Q"' = 0
60000 + 42000 + (-637500 . c"') = 0
637500 . c"' = 102000
c"' = 102000 / 637500 = 0,16 cal/(g°C)
Resposta: letra "D", o vidro
Pode-se dizer que o elemento da tabela acima o cientista introduziu no calorímetro foi o d) Vidro .
Como sabemos que de fato ocorreu uma mudança de temperatura porém não houve mudança de estado, podemos utilizar a formula do Calor Especifico segundo a qual:
Q = m.c.ΔT
Lembrando de que a somatória dos Q equivale a 0:
Q' + Q" + Q"'= 0
onde:
Q' = quantidade de calor que a água recebeu
Q" = quantidade de calor que o calorímetro recebeu
Q"' = quantidade de calor que a amostra perdeu.
sendo assim, teremos que:
m'.c'.(Tf - Ti') + m".c".(Tf - Ti") + m"'.c"'.(Tf - Ti"') = 0
[3000 . 1 . (30 - 10)] + [5000 . 0,42 . (30 - 10)] + [1250 . c"' . (30 - 540)] = 0
(3000 . 20) + (2100 . 20) + (1250 . c"' . -510) = 0
60000 + 42000 - 637500 . c"' = 0
637500 . c"' = 102000
c"' = 0,16 cal/(g°C)
Dentre as substancias, a que tem o calor especifico igual a 0,16 é o vidro.
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