Para medir a capacidade térmica de um objeto, tudo que você normalmente tem que fazer é colocá-lo em contato térmico com outro objeto cuja capacidade térmica você sabe. Por exemplo, suponha que um pedaço de metal esteja imerso em água fervente
, em seguida é rapidamente transferido para um copo de isopor contendo 250 g de água a
. Após cerca de um minuto, a temperatura do conteúdo do copo é
. Suponha que durante esse tempo nenhuma energia significativa seja transferida entre o conteúdo do copo e o ambiente. A capacidade de calor do próprio copo é insignificante
b-) Quanto calor é ganho pelo metal?
b-) Quanto calor é ganho pelo metal?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um pedaço de metal que estava em água fervente a
e foi transferido rapidamente para um copo com 250 g de água a
. Após um minuto, a temperatura no copo subiu para
. A pergunta é: Quanto calor é ganho pelo metal?
Aqui, vamos usar conceitos de calorimetria, que estuda as trocas de calor entre objetos. A gente vai precisar da fórmula do calor transferido, que é:
onde:
-
é o calor -
é a massa -
é a capacidade térmica específica -
é a variação de temperatura
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o que acontece nesse cenário. Quando colocamos o metal quente na água fria, o metal vai perder calor e a água vai ganhar calor até alcançarem um equilíbrio térmico, ou seja, a mesma temperatura de
.
Passo 3
Vamos calcular quanto calor a água ganhou. Sabemos que:
- Massa da água,
- Capacidade térmica específica da água,
- Variação de temperatura da água,
Aplicando a fórmula:
Passo 4
Segundo a lei da conservação de energia, o calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água. Então:
Mas como a pergunta é quanto calor foi ganho pelo metal, na verdade o metal está perdendo esse calor. Portanto, o calor ganho pelo metal é negativo, indicando perda de energia térmica.
Resposta
O metal perdeu
de calor.