Uma garrafa cheia contendo 2 kg de água a e uma outra garrafa contendo 25degreeC de água a uma temperatura desconhecida são colocadas em uma bolsa térmica. Ao atingir o equilíbrio térmico, a temperatura da garrafa cheia diminui para . O calor específico da água é . Considere que o sistema esteja isolado termicamente. Qual das seguintes afirmações está correta? Escolha 1 resposta: Escolha 1 resposta: (Escolha A) A garrafa cheia perdeu 1 kg de energia térmica e a outra garrafa ganhou 15degreeC de energia térmica. A A garrafa cheia perdeu 4,18,dfrackJkgdegreeC de energia térmica e a outra garrafa ganhou 83,6 kJ de energia térmica. (Escolha B) A garrafa cheia perdeu 41,8 kJ de energia térmica e a outra garrafa ganhou 83,6 kJ de energia térmica. B A garrafa cheia perdeu 41,8 kJ de energia térmica e a outra garrafa ganhou 83,6 kJ de energia térmica. (Escolha C) A garrafa cheia perdeu 83,6 kJ de energia térmica e a outra garrafa ganhou 83,6 kJ de energia térmica. C A garrafa cheia perdeu 83,6 kJ de energia térmica e a outra garrafa ganhou 41,8 kJ de energia térmica. (Escolha D) A garrafa cheia ganhou 41,8 kJ de energia térmica e a outra garrafa perdeu 41,8 kJ de energia térmica. D A garrafa cheia ganhou 41,8 kJ de energia térmica e a outra garrafa perdeu 83,6 kJ de energia térmica

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos duas garrafas de água: uma com 2 kg a 25°C e outra com 1 kg a uma temperatura desconhecida. Quando colocadas numa bolsa térmica bem isolada, a temperatura da garrafa maior cai para 15°C. A gente sabe que o calor específico da água é . A matéria principal aqui é calorimetria, que estuda como o calor é transferido entre diferentes corpos. Vamos precisar usar a fórmula do calor para descobrir quanto de energia foi perdido e ganho por cada garrafa.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quanto de energia térmica a garrafa cheia de 2 kg perdeu quando sua temperatura caiu de 25°C para 15°C. A fórmula para calcular o calor perdido ou ganho é:
Q = m times c times De
Onde:
  • $ Q $ é o calor (em kJ)
  • $ m $ é a massa (em kg)
  • $ c $ é o calor específico (em kJ/kg°C)
  • $ \Delta T $ é a variação de temperatura (em °C)
Para a garrafa A:
Q
Então,
m
O sinal negativo indica que a garrafa A perdeu energia térmica.

Passo 3

Agora, vamos calcular quanto a garrafa B ganhou de energia térmica para alcançar a temperatura de 15°C. Usando a mesma fórmula:
QB = m times c times De
Sabemos que a garrafa B tem 1 kg e sua temperatura final é 15°C. Como o sistema é isolado, o calor ganho por B é igual ao calor perdido por A, mas de sinal oposto:
QB = +83,6,kJ
Isso significa que a garrafa B ganhou 83,6 kJ de energia térmica.

Passo 4

Vamos verificar as alternativas com os nossos cálculos:
  • A) A garrafa A perdeu 83,6 kJ e a B ganhou 41,8 kJ. ❌
  • B) A garrafa A perdeu 83,6 kJ e a B ganhou 83,6 kJ. ✅
  • C) A garrafa A perdeu 41,8 kJ e a B ganhou 41,8 kJ. ❌
  • D) A garrafa A ganhou 83,6 kJ e a B perdeu 83,6 kJ. ❌
A única que confirma nossos cálculos é a opção B.

Resposta

Escolha B) A garrafa cheia perdeu 83,6 kJ de energia térmica e a outra garrafa ganhou 83,6 kJ de energia térmica.

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