Em frasco com capacidade térmica 10 cal / ^circ C contém 20 g de água a 0 C . O frasco e a água estão em equilíbrio térmico inicialmente. Em seu interior é colocado 50 g de alumínio a 80 C . Qual é a temperatura de equilíbrio? Dados c água =1 cal / g^circ C ; c aluminio =0,10 cal / g^circ Cá. RESP: 11,43^circ C.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz o seguinte: temos um frasco calorimétrico de capacidade térmica º contendo de água a º. A água e o frasco estão inicialmente em equilíbrio a º. Aí a gente coloca dentro desse frasco de alumínio a º. Queremos achar a temperatura de equilíbrio final .
Conteúdo: calorimetria (conservação de energia térmica).
O que vamos usar:
  1. Princípio da conservação de energia (o calor perdido pelo alumínio vai para a água + frasco).
  2. Fórmula do calor trocado: para substâncias e para o frasco.

Passo 2

Aplicando a ideia de “energia não some”:
Qrm alumínio + Qrm água + Qrm frasco = 0íá
Aqui:
  • O alumínio esfria, então Qrm Al=mrm Al,crm Al,(Tf - Ti,rm Al)í.
  • A água e o frasco aquecem, então Qrm H2O=mrm H2O,crm H2O,(Tf - 0ºC)á e Qrm frasco=Crm frasco,(Tf - 0ºC).
Em detalhe:
  • Para o alumínio: Como º, esse vai ficar negativo (perda de calor).
  • Para a água: º
  • Para o frasco: º

Passo 3

Vamos montar a equação mrm Al,crm Al,(Tf - 80) + mrm H2O,crm H2O,(Tf - 0) + Crm frasco,(Tf - 0) =0 :
50cdot0.10,(Tf - 80) + 20cdot1,(Tf) + 10,(Tf) =0
Substituindo valores:
5,(Tf - 80) + 20,Tf + 10,Tf = 0 Longrightarrow 5Tf - 400 + 30Tf = 0 Longrightarrow 35,Tf = 400 Longrightarrow Tf = 40035approx11,43ºC
Isso dá:
º

Resposta

A temperatura de equilíbrio é aproximadamente º.

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