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 C por:
C = \frac{dQ}{dT}
onde dQ é a quantidade de calor fornecida e dT é a variação de temperatura gerada. Para uma variação finita e aproximando por materiais simples, usamos:
Q = C\,\Delta T
Aqui:
  • Q é o calor trocado (positiva se entra no corpo),
  • C é a capacidade térmica do corpo (em J/K),
  • \Delta T é a variação de temperatura do corpo.
Nota: capacidade térmica é diferente de calor específico. O calor específico c relaciona-se com a massa m por C = m\,c.

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 C_{\text{cal}}, a equação de balanço de energia (conservação do calor) para duas massas que trocam calor dentro do calorímetro é:
Q_{\text{perdido pela quente}} + Q_{\text{ganho pela fria}} + Q_{\text{ganho pelo calorímetro}} = 0í
Escrevendo em forma de termos com temperaturas (supondo temperaturas iniciais T_1, T_2 e temperatura final comum T_f):
m_1 c_1 (T_f - T_1) + m_2 c_2 (T_f - T_2) + C_{\text{cal}}(T_f - T_{\text{cal,init}}) = 0
onde:
  • m_1, c_1 são massa e calor específico do corpo 1,
  • m_2, c_2 são massa e calor específico do corpo 2,
  • T_{\text{cal,init}} é a temperatura inicial do calorímetro (frequentemente igual à de um dos corpos ou conhecida).
Perceba que se C_{\text{cal}} não for desprezível, ele interfere diretamente no T_f 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:
C_{\text{cal}} \approx 0
Se C_{\text{cal}}=0 a equação do passo anterior simplifica para:
m_1 c_1 (T_f - T_1) + m_2 c_2 (T_f - T_2) = 0
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 100\\ \text{g} de água a 80^\circ\text{C} com 100\\ \text{g} de água a 20^\circ\text{C} num calorímetro ideal (e ambos têm c=4{,}18\\ \text{kJ/(kg·K)}, mas como são iguais e massas iguais, cancela). A equação fica
m c (T_f - 80) + m c (T_f - 20) = 0
dividindo por m c:
(T_f - 80) + (T_f - 20) = 0 \Rightarrow 2T_f - 100 = 0 \Rightarrow T_f = 50^\circ\text{C}.
Se o calorímetro tivesse uma capacidade térmica não desprezível, o T_f real seria diferente de 50^\circ\text{C} 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 C_{\text{cal}} não nulo e precisa ser considerado.

Resposta

Verdadeiro

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