Um cubo de ferro foi aquecido a
e transferido para um bécher contendo 100 g de água a
. A temperatura final da água e do ferro foi de
. Qual é a capacidade calorífica do cubo de ferro? Despreze as perdas térmicas.
Passo 1
Então, vamos lá! O exercício fala sobre um cubo de ferro que foi aquecido a
e colocado em 100 g de água a
. Depois, a temperatura final tanto da água quanto do ferro ficou em
. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a capacidade calorífica desse cubo de ferro.
Para resolver isso, vamos usar o princípio da conservação de energia térmica, que basicamente diz que o calor perdido por um objeto é igual ao calor ganho por outro, sem considerar perdas para o ambiente. Vamos precisar das fórmulas que relacionam calor, massa, capacidade calorífica e variação de temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as variações de temperatura de cada material.
-
Ferro:
- Temperatura inicial:
- Temperatura final:
- Variação de temperatura (
):
- Temperatura inicial:
-
Água:
- Temperatura inicial:
- Temperatura final:
- Variação de temperatura (
):
- Temperatura inicial:
Passo 3
Agora, vamos calcular o calor ganho pela água. A fórmula que usamos é:
Onde:
-
é o calor, -
é a massa, -
é a capacidade calorífica específica, -
é a variação de temperatura.
Sabemos que a capacidade calorífica da água (
) é aproximadamente
. Então:
Passo 4
De acordo com o princípio da conservação de energia térmica, o calor perdido pelo ferro (
) é igual ao calor ganho pela água (
). Ou seja:
Como queremos descobrir a capacidade calorífica total do ferro (
), podemos reescrever a equação da seguinte forma:
Passo 5
Substituindo os valores que já calculamos:
Resposta
A capacidade calorífica do cubo de ferro é aproximadamente
.