Um calorímetro ideal é aquele que possui capacidade térmica desprezível.
Escolha uma opção:
- Verdadeiro
- Falso
Passo 1
O enunciado pergunta se a frase abaixo é verdadeira ou falsa:
“Um calorímetro ideal é aquele que possui capacidade térmica desprezível.”
Informações dadas no enunciado:
- A afirmação descreve uma propriedade de um “calorímetro ideal”.
- A opção pedida é escolher entre “Verdadeiro” ou “Falso”.
Passo 2
Vamos entender o que é “capacidade térmica” e como ela aparece em trocas de calor. Capacidade térmica é uma medida de quanto calor é necessário para alterar a temperatura de um corpo. Definimos a capacidade térmica
por:
onde
é a quantidade de calor fornecida e
é a variação de temperatura gerada. Para uma variação finita e aproximando por materiais simples, usamos:
Aqui:
-
é o calor trocado (positiva se entra no corpo), -
é a capacidade térmica do corpo (em J/K), -
é a variação de temperatura do corpo.
Nota: capacidade térmica é diferente de calor específico. O calor específico
relaciona-se com a massa
por
.
Passo 3
O calorímetro é o recipiente usado para medir trocas de calor entre substâncias. Quando fazemos um experimento de mistura (por exemplo, água quente com água fria), o calor trocado não vai só entre as massas de água: parte do calor pode ser absorvido pelo próprio calorímetro. Se chamarmos a capacidade térmica do calorímetro de
, a equação de balanço de energia (conservação do calor) para duas massas que trocam calor dentro do calorímetro é:
Escrevendo em forma de termos com temperaturas (supondo temperaturas iniciais
,
e temperatura final comum
):
onde:
-
são massa e calor específico do corpo 1, -
são massa e calor específico do corpo 2, -
é a temperatura inicial do calorímetro (frequentemente igual à de um dos corpos ou conhecida).
Perceba que se
não for desprezível, ele interfere diretamente no
obtido e, portanto, nas leituras experimentais.
Passo 4
Agora explico o que se costuma chamar de “calorímetro ideal” em física experimental: é um calorímetro que não influencia a troca de calor entre as substâncias que estão sendo estudadas — ou seja, sua capacidade térmica é tão pequena que podemos desprezá-la. Em termos matemáticos isso significa:
Se
a equação do passo anterior simplifica para:
Que é a forma usual usada em exercícios quando o calorímetro não “rouba” nem “devolve” calor significativo. Um exemplo concreto e simples para fixar: misturamos
de água a
com
de água a
num calorímetro ideal (e ambos têm
, mas como são iguais e massas iguais, cancela). A equação fica
dividindo por
:
Se o calorímetro tivesse uma capacidade térmica não desprezível, o
real seria diferente de
porque parte do calor iria aquecer o calorímetro.
Passo 5
Resumo do raciocínio (sem dar a opção final): a expressão “capacidade térmica desprezível” significa exatamente que o calorímetro não absorve calor mensurável, e na prática a definição de um “calorímetro ideal” é justamente essa — um calorímetro que não altera o balanço de energia das substâncias que estão sendo medidas. Eu sei que a prova está chegando e isso parece muito, mas você já tem a ideia-chave: calorímetro ideal = não interfere; calorímetro real = tem
não nulo e precisa ser considerado.
Resposta
Verdadeiro