Um calorímetro contém 200 g de água a
. Um bloco de ferro de
é colocado no calorímetro. Considerando o calor específico do ferro como 0,45J/g
desprezando perdas de calor para o ambiente, determine a temperatura final do sistema.
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um calorímetro com 200 gramas de água a
e coloca um bloco de ferro de 100 gramas a
dentro. Queremos descobrir qual vai ser a temperatura final desse sistema todo, sem perder calor pro ambiente. Para resolver isso, vamos usar o conceito de calorimetria, que estuda como o calor se troca entre diferentes corpos. Precisamos saber do calor específico da água e do ferro, que nos ajuda a calcular quanto calor cada um vai ganhar ou perder.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que o calor perdido pelo ferro vai ser igual ao calor ganho pela água, já que não tem troca com o ambiente. A fórmula que usamos para calcular o calor é:
Onde:
-
é o calor, -
é a massa, -
é o calor específico, -
é a variação de temperatura.
Passo 3
Vamos calcular o calor perdido pelo ferro. A massa do ferro (
) é 100 g, o calor específico do ferro (
) é 0,45 J/g°C, e a variação de temperatura (
) vai ser a diferença entre a temperatura inicial do ferro e a temperatura final do sistema (
):
Passo 4
Agora, vamos calcular o calor ganho pela água. A massa da água (
) é 200 g, o calor específico da água (
) é 4,18 J/g°C, e a variação de temperatura (
) é a diferença entre a temperatura final do sistema (
) e a temperatura inicial da água:
Passo 5
Como o calor perdido pelo ferro é igual ao calor ganho pela água, podemos igualar as duas equações:
Substituindo os valores:
Passo 6
Vamos resolver a equação passo a passo. Primeiro, multiplicamos os números:
Agora, distribuímos:
Passo 7
Vamos juntar os termos com
de um lado e os números do outro:
Passo 8
Agora, isolamos
dividindo ambos os lados por 881:
Resposta
A temperatura final do sistema é aproximadamente
.