Um cubo de cobre com massa de
e temperatura inicial de
é mergulhado em um recipiente contendo
de água a
. Considere que o sistema está termicamente isolado e que não há perda de calor para o ambiente.
Dados: c (cobre)
e c(água)
.
Sabendo que o equilíbrio térmico é atingido, determine a temperatura final do sistema.
Passo 1
Resumindo o enunciado, temos um cubo de cobre de massa
à temperatura inicial
mergulhado em água de massa
à temperatura inicial
. O sistema é termicamente isolado, sem perdas para o meio. Vamos usar a conservação de energia para calor sensível, com as capacidades térmicas
e
.
Passo 2
Pela conservação de energia, o calor perdido pelo cobre é igual ao calor ganho pela água:
onde
é a temperatura final de equilíbrio.
Passo 3
Substituindo os valores:
Isso dá
Expandindo e agrupando termos em
:
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Passo 4
Calculando numericamente,
Resposta
A temperatura final do sistema é aproximadamente
.