Um lingote de cobre de massa 75 g é aquecido em um forno de laboratório até a temperatura de 312^circ C. Em seguida, o lingote é colocado em um béquer de vidro uma massa de 200 g de água. A capacidade térmica do béquer é de 45 cal / K. A temperatura inicial da água e do béquer é de 12^circ C. Supondo o lingote, o béquer e a
água são um sistema isolado e que a água não é vaporizada, determine a temperatura final do sistema quando o equilíbrio térmico é atingido. (Resposta: 20^circ C )

Passo 1

O enunciado dá um lingote de cobre de massa mCu=75,g a TCu,i=312^circC, que é mergulhado em mw=200,g de água e em um béquer de capacidade térmica Cb=45,cal/K, ambos inicialmente a Ti=12^circC. O sistema é isolado e não há vaporização. Nosso objetivo é achar a temperatura de equilíbrio Tf. O conteúdo usado é calorimetria e conservação de energia térmica.

Passo 2

Pelo princípio da conservação de energia, o calor cedido pelo cobre é igual ao calor absorvido pela água e pelo béquer:
mCu,cCu,(TCu,i-Tf) = mw,cw,(Tf-Ti) + Cb,(Tf-Ti)

Passo 3

Substituindo os valores cCu=0,092,cal/ gcdot K e cw=1,cal/ gcdot K, temos
75cdot0,092,(312-Tf) = (200cdot1 + 45),(Tf-12)
Isto é,
6,9,(312-Tf) = 245,(Tf-12)

Passo 4

Distribuindo e isolando Tf:
6,9cdot312 -6,9,Tf =245,Tf -245cdot12,
2152,8 -6,9,Tf =245,Tf -2940,
2152,8 +2940 =251,9,Tf,
Tf = 5092,8251,9approx20,2^circC

Resposta

A temperatura de equilíbrio é aproximadamente 20^circC.

Exercícios relacionados