Um bloco de
de um metal desconhecido, que esteve na água fervente por vários minutos, é rapidamente colocado dentro de um copo de isopor (isolante) contendo
de água à temperatura ambiente
. Depois de esperar e mexer delicadamente por 5,00 minutos, você observa que a temperatura da água alcançou o valor constante de
. Suponha agora que o calor absorvido pelo isopor não seja desprezível. O calor específico calculado na parte (a) seria alto demais, baixo demais ou continuaria sendo correto? Explique.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente colocou um bloco de metal de 500,0 g, que estava quente (a 100 °C, porque ficou na água fervente), num copo de isopor com 1,00 kg de água a 20,0 °C. Depois de misturar, tudo ficou a 22,0 °C. Na parte (a) a gente calculou o calor específico do metal assumindo que só a água absorveu calor. Agora o exercício pergunta: se levarmos em conta que o isopor também absorve calor, o valor que a gente achou para o calor específico na parte (a) ficaria alto demais, baixo demais ou certo?
Matéria: calorimetria (conservação de energia). Vamos precisar da ideia de que o calor perdido pelo metal se distribui entre a água e o isopor.
Matéria: calorimetria (conservação de energia). Vamos precisar da ideia de que o calor perdido pelo metal se distribui entre a água e o isopor.
Passo 2
Na calorimetria usamos a conservação de energia:
Q_perdido(pelo metal) + Q_ganho(água) + Q_ganho(isopor) = 0.
No cálculo original (parte a) a gente fez
ou seja
.
Isso gerou um valor para .
Q_perdido(pelo metal) + Q_ganho(água) + Q_ganho(isopor) = 0.
No cálculo original (parte a) a gente fez
ou seja
Isso gerou um valor para
Passo 3
Mas, se o isopor absorveu calor, a equação certa seria
Como incluímos um termo extra positivo ( ), o lado esquerdo (que é
) tem que ficar maior do que o valor que usamos antes. Logo, o calor que o metal perdeu foi maior do que a gente achou na parte (a). Se o numerador (calor total perdido) cresce, o calor específico real
também é maior.
Como incluímos um termo extra positivo (
Resposta
O valor encontrado na parte (a) foi baixo demais, porque ignorar o calor absorvido pelo isopor faz a gente subestimar o calor que saiu do metal e, consequentemente, seu calor específico.