Um calorímetro em equilíbrio térmico com o ambiente a
de recebe 30 g de água
a
. Espera-se até que a água e o calorímetro entrem em equlíbrio térmico a
. Determine a capacidade térmica do caloímetro.
Passo 1
Beleza, então o enunciado é esse: temos um calorímetro (tipo um recipiente que mede trocas de calor) que estava a 25 °C. A gente joga dentro 30 g de água (com
) que está a 50 °C. Depois de um tempinho, tudo (água + calorímetro) fica junto a 40 °C. A questão é: qual é a capacidade térmica
do calorímetro?
Conteúdo: calorimetria e conservação de energia térmica. Vamos usar as fórmulas de calor sensível e o princípio de que “o calor perdido por um corpo é igual ao calor ganho por outro”.
Conteúdo: calorimetria e conservação de energia térmica. Vamos usar as fórmulas de calor sensível e o princípio de que “o calor perdido por um corpo é igual ao calor ganho por outro”.
Passo 2
O que é calor sensível? É a quantidade de calor trocada quando um corpo muda de temperatura sem mudar de fase. A fórmula básica é:
onde
-
é a massa (em g), -
é o calor específico (em cal/g °C), -
.
Já a capacidade térmica
de um corpo (ou calorímetro) relaciona o calor trocado com sua variação de temperatura assim:
Passo 3
Vamos calcular o calor perdido pela água:
- Massa
g, -
, -
.
Logo:
O sinal negativo mostra que a água perdeu 300 cal.
Passo 4
Esse calor perdido pela água foi completamente absorvido pelo calorímetro (assumindo que não fugiu para o ambiente). Para o calorímetro:
-
, -
.
Aplicando
:
Resposta
A capacidade térmica do calorímetro é
.