Colocam-se 600 g de cobre a 300°C em 400 g de água a 20°C. O calor específico do cobre é 0,094 cal/g.°C e da água é 1 cal/g.°C. Determine a temperatura de equilíbrio térmico. São desprezadas as perdas.
Respostas
O equilíbrio térmico entre dois corpos acontece quando todo o calor que é cedido por um corpo é integralmente absorvido pelo outro. Em decorrência da conservação da energia, podemos equacionar:
Q do cobre (Q₁) + Q da água (Q₂) = 0
Lembrando que o calor de um corpo que sofre mudança de temperatura é calculado a partir da Equação Fundamental da Calorimetria:
Q = m · c · ΔT
Aplicando a equação para os materiais em equilíbrio térmico:
Q₁ + Q₂ = 0
[m₁ · c₁ · ΔT₂] + [m₂ · c₂ · ΔT₂] = 0
[m₁ · c₁ · (Tf₁ - Ti₁)] + [m₂ · c₂ · (Tf₂ - Ti₂)] = 0
A variação de temperatura para os dois materiais se inicia em pontos diferentes, mas termina com o mesmo valor, pois teremos o equilíbrio:
Tf₁ = Tf₂ = Tf
[m₁ · c₁ · (Tf - Ti₁)] + [m₂ · c₂ · (Tf - Ti₂)] = 0
m₁ · c₁ · (Tf - Ti₁) + m₂ · c₂ · (Tf - Ti₂) = 0
600 · 0,094 · (Tf - 300) + 400 · 1 · (Tf - 20) = 0
56,4 · (Tf - 300) + 400 · (Tf - 20) = 0
56,4 Tf - 16920 + 400 Tf - 8000 = 0
456,4Tf - 24920 = 0
456,4Tf = 24920
Tf = 24920 / 456,4
Tf = 54,6 °C
Resposta:
Oi, boa tarde,
O cobre nesta mistura emite calor, enquanto que a água absorve calor.
QH2O + QCu = 0
QH2O = - QCu
Explicação:
Neste caso:
Cu: m = 600 g, c = 0,094Cal/g°C, Ti = 300°C
H2O: m = 400 g, c = 1,0 Cal/g°C, Ti = 20°C
Q = -(m · c · ΔT) = m · c · ΔT
- (600 g) · (0,094Cal/g°C) · (Tf - 300°C) = 400 g · 1,0Cal/g°C · (Tf - 20°C)
- (56,4Tf - 16920) = 400Tf - 8000
- 56,4Tf + 16920 = 400Tf - 8000
16920 + 8000 = 400Tf + 56,4Tf
24920 = 456,4Tf
Tf = 24920 / 456,4
Tf = 54,6°C