Um calorímetro de capacidade térmica
contém 120 g de água a
. Um corpo de massa m gramas e temperatura
é colocado no interior do calorímetro. Sabendo-se que o calor específico do corpo é de
e que a temperatura de equilíbrio térmico é de
, calcular
.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que a questão diz e o que precisamos usar.
Enunciado resumido: temos um calorímetro (capacidade térmica C=8 cal/°C) com 120 g de água a 15 °C. Aí a gente coloca um corpo de massa m (g) a 60 °C dentro desse calorímetro e, no fim, tudo chega a 21,6 °C. Sabemos que o calor específico desse corpo é ,cal/g°C. A pergunta é: qual é m?
Enunciado resumido: temos um calorímetro (capacidade térmica C=8 cal/°C) com 120 g de água a 15 °C. Aí a gente coloca um corpo de massa m (g) a 60 °C dentro desse calorímetro e, no fim, tudo chega a 21,6 °C. Sabemos que o calor específico desse corpo é
Conteúdo: calorimetria – vamos usar o princípio da conservação de energia térmica (o calor perdido pelo corpo quente é igual ao calor ganho pela água e pelo calorímetro). Precisamos do conceito de calor
.
Passo 2
Teoria básica:
Quando dois corpos trocam calor, em um sistema isolado (aqui, a água + corpo + calorímetro), vale
Quando dois corpos trocam calor, em um sistema isolado (aqui, a água + corpo + calorímetro), vale
E cada calor é calculado por
para substâncias, e
para o calorímetro (onde
já inclui “massa×c”).
Passo 3
Calor ganho pela água:
Passo 4
Calor ganho pelo calorímetro:
Passo 5
Calor total ganho (água + calorímetro):
Passo 6
Calor perdido pelo corpo (que desce de 60 °C pra 21,6 °C):
Como
, temos
Passo 7
Igualando calor perdido e ganho:
Resposta
A massa do corpo é
.