Um calorímetro de capacidade térmica C=20 \mathrm{~J} /{ }^{\circ} \mathrm{C} à temperatura de 30^{\circ} \mathrm{C} é levado a um determinado ambiente onde atinge o equilíbrio térmico a 20^{\circ} \mathrm{C}. Determine a quantidade de calor que esse calorímetro:
a) cedeu a esse ambiente;
b) deve absorver para sofrer um acréscimo de temperatura \Delta T=60 \mathrm{~K}.

Passo 1

O enunciado dá um calorímetro de capacidade térmica C=20\;\mathrm{J}/^\circ\mathrm{C}. No item (a) ele resfria de 30^\circ\mathrm{C} para 20^\circ\mathrm{C} e cede calor ao ambiente; no item (b) queremos elevá-lo em \Delta T=60\;\mathrm{K}. Para resolver, usamos a relação entre calor trocado e capacidade térmica.

Passo 2

Para qualquer corpo com capacidade térmica C e variação de temperatura \Delta T, a quantidade de calor trocada é
Q = C\,\Delta T.

Passo 3

No item (a),
T_i = 30^\circ\mathrm{C},\quad T_f = 20^\circ\mathrm{C}
\Delta T = T_f - T_i = 20 - 30 = -10\;^\circ\mathrm{C}
Q = C\,\Delta T = 20\,\mathrm{J}/^\circ\mathrm{C}\times(-10^\circ\mathrm{C}) = -200\;\mathrm{J}.
O sinal negativo indica calor cedido ao ambiente, com módulo 200\;\mathrm{J}.

Passo 4

No item (b), a variação é \Delta T = 60\;\mathrm{K} (ou 60^\circ\mathrm{C}), sempre positiva para aquecimento:
Q = C\,\Delta T = 20\,\mathrm{J}/^\circ\mathrm{C}\times 60^\circ\mathrm{C} = 1200\;\mathrm{J}.

Resposta

a) 200\;\mathrm{J} de calor cedidos ao ambiente.
b) 1200\;\mathrm{J} de calor a ser absorvido.

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