Uma barra de cobre de
é aquecida de
até
.
Se
de água são colocados em um calorímetro isolado de alumínio com massa de
, inicialmente a
, determine a temperatura final do sistema barra-água-calorímetro.
Se
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que uma barra de cobre de 260 g sai de 20,0 °C e é aquecida até 80,0 °C. Depois a gente coloca essa barra num calorímetro de alumínio (150 g) contendo 110 g de água, todos a 20,0 °C, e espera eles trocarem calor até estabilizar numa temperatura final
.
Conteúdo: calorimetria (princípio da conservação de energia térmica).
O que precisamos:
Conteúdo: calorimetria (princípio da conservação de energia térmica).
O que precisamos:
- Calor específico do cobre
. - Calor específico da água
. - Calor específico do alumínio
. - Montar a equação de conservação de energia (calor perdido = calor ganho).
Passo 2
Primeiro, vamos listar os dados:
- Barra de cobre:
, . - Água:
, . - Calorímetro (alumínio):
, .
O que acontece: a barra de cobre (mais quente) vai devolver calor para a água + alumínio até todos ficarem na mesma temperatura
.
Passo 3
Escrevendo as quantidades de calor:
- Calor perdido pelo cobre:
- Calor ganho pela água:
- Calor ganho pelo alumínio:
Conservação de energia (no calorímetro isolado):
Substituindo:
Passo 4
Vamos organizar numericamente:
- Lado esquerdo:
- Lado direito:
Então a equação fica
Expandindo e isolando
:
Resposta
A temperatura final do sistema (barra de cobre + água + calorímetro) é aproximadamente
.