Num calorímetro de capacidade térmica 2,0 cal / ^circ C a 5,0^circ C são colocados 100 g de água a 30^circ C. Qual será a temperatura de equilíbrio térmico?
Dado: c agus =1,0 cal / g cdot ^circ C.

Passo 1

O enunciado diz que temos um calorímetro com capacidade térmica , inicialmente a . Nele colocamos de água a . Queremos a temperatura de equilíbrio.
Matéria envolvida: equilíbrio térmico e calorimetria (calor sensível).
O que vamos usar:
  • Princípio de conservação de energia (calor perdido = calor ganho).
  • Fórmulas de calor sensível: .
  • Capacidade térmica do calorímetro: .

Passo 2

Quando dois corpos (ou sistemas) trocam calor sem perder nada para o ambiente, o calor que um perde é exatamente o calor que o outro ganha. Aqui o “quente” é a água a Qrm água;perde + Qrm calorímetro;ganha = 0 e o “frio” é o calorímetro a . Então:
áí

Passo 3

Calor perdido pela água:
Qrm água = m,c,(Trm f - Trm i,água) = 100, g times 1,0,cal g,^circ Ctimes (Trm f-30) áá
Como a água esfria, Qrm cal = C,(Trm f-Trm i,cal) = 2,0,cal^circ Ctimes (Trm f-5) , então esse á fica negativo — faz sentido, é calor perdido.
Calor ganho pelo calorímetro:
Nesse caso , então .

Passo 4

Igualando 100,(Trm f-30)+2,(Trm f-5)=0 á:
Vamos resolver:
  1. Distribui: .
  2. Agrupa termos em : .
  3. Logo .
  4. .

Resposta

A temperatura de equilíbrio térmico é aproximadamente .

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