94 Um termômetro com
de massa e calor específico de
indica
. O termômetro é totalmente imerso em
de água por tempo suficiente para ficar à mesma temperatura que a água. Se o termômetro indica
, qual era a temperatura da água antes da introdução do termômetro?
Passo 1
O enunciado nos dá um termômetro de massa
e calor específico
, inicialmente a
, e água de massa
e temperatura inicial desconhecida. Após imersão, ambos atingem
. O conteúdo é calorimetria e equilíbrio térmico sem perdas; vamos usar a conservação de energia.
Passo 2
Pela conservação de energia, o calor ganho pelo termômetro mais o calor perdido pela água é zero:
Passo 3
Cada troca de calor é
onde
,
e
é a temperatura inicial da água.
Passo 4
Substituindo em
e isolando
, obtemos
Passo 5
Convertendo
e usando
, substituímos:
Resposta
A temperatura inicial da água era aproximadamente
.