Num litro de água a 30 C são colocados 100 g de alumínio a 40 C , 100 g de ferro a 60 C e 100 g de cobre a 200 C . Qual a temperatura final de equilibrio da mistura? Quem cedeu e quem recebeu calor?
Passo 1
O enunciado trata de um problema de calorimetria por mistura: temos
L de água a
e três metais (alumínio, ferro e cobre) a temperaturas mais altas. Ao juntá-los, atingem uma temperatura final de equilíbrio
. Vamos usar o princípio da conservação de energia (soma dos calores trocados igual a zero) e os calores específicos de cada substância.
Passo 2
Definimos massas, temperaturas iniciais e calores específicos:
Passo 3
Escrevemos a equação de equilíbrio térmico (
), onde cada termo é
Logo,
Passo 4
Substituindo valores:
Calculando coeficientes:
Passo 5
Como
, qualquer corpo com
cede calor (alumínio, ferro e cobre) e o que está abaixo recebe calor (água, que vai de
para
).
Resposta
A temperatura final de equilíbrio é aproximadamente
.
Recebeu calor: a água.
Cedeu calor: o alumínio, o ferro e o cobre.
Recebeu calor: a água.
Cedeu calor: o alumínio, o ferro e o cobre.