Um calorímetro contém 90 g de água à temperatura ambiente de
. Coloca-se em seu interior um bloco de ferro de massa 100 g e temperatura de
. Atingindo o equilíbrio térmico, o termômetro acusa
. Calcule a capacidade térmica do calorímetro.
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem um calorímetro com 90 g de água a 25 °C e um bloco de ferro de 100 g a 90 °C. Depois que equilibram, tudo fica a 30 °C. O que a gente quer é a capacidade térmica do próprio calorímetro (C_cal), ou seja, quanto de calor ele “guarda” quando muda 1 °C. Para isso vamos usar a ideia de troca de calor: o calor perdido pelo ferro vai ser absorvido pela água + calorímetro.
Conteúdo envolvido: calorimetria, fórmula do calor
e princípio da conservação de energia térmica.
Passo 2
Primeiro, relembrar que:
- Calor
positivo significa “ganho de calor” (o corpo aquece). - Calor
negativo significa “perda de calor” (o corpo esfria). - No nosso sistema isolado (calorímetro + água + ferro), o total de calor trocado se anula:
Aqui
.
Passo 3
Calor ganho pela água (ela sai de 25 °C e vai para 30 °C):
Calculando:
Passo 4
Calor perdido pelo ferro (ele vai de 90 °C a 30 °C):
Note que
, vai dar negativo (perda de calor):
Passo 5
Escrevendo a conservação de energia térmica:
Logo:
Resposta
A capacidade térmica do calorímetro é