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
d-) Se a massa do pedaço de metal é 100 g, qual é o seu calor específico?
d-) Se a massa do pedaço de metal é 100 g, qual é o seu calor específico?
Passo 1
Vamos resumir o que a questão está pedindo e identificar o que precisamos para resolvê-la.
Enunciado resumido:
Temos um pedaço de metal de 100 g que estava em água fervente (100°C) e foi transferido para um copo com 250 g de água a 20°C. Após um minuto, a temperatura do conteúdo do copo sobe para 24°C. Queremos descobrir o calor específico desse metal.
Temos um pedaço de metal de 100 g que estava em água fervente (100°C) e foi transferido para um copo com 250 g de água a 20°C. Após um minuto, a temperatura do conteúdo do copo sobe para 24°C. Queremos descobrir o calor específico desse metal.
Conteúdo da matéria:
Estamos lidando com calorimetria, que estuda as trocas de calor entre diferentes corpos.
Estamos lidando com calorimetria, que estuda as trocas de calor entre diferentes corpos.
O que precisamos para resolver:
- Compreender como o calor é transferido entre o metal e a água.
- Utilizar a fórmula do calor:
. - Saber que o calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Massa do metal (
): 100 g - Temperatura inicial do metal (
): 100°C - Temperatura final (
): 24°C - Massa da água (
): 250 g - Temperatura inicial da água (
): 20°C - Capacidade térmica da água (
):
Passo 3
Vamos entender a transferência de calor aqui. Quando o metal quente é colocado na água mais fria, o metal perde calor enquanto a água ganha esse calor. Como o copo tem capacidade térmica insignificante, não precisamos considerar o calor que ele possa ter ganho ou perdido.
Fórmula utilizada:
O calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água.
O calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água.
Usando a fórmula do calor:
Passo 4
Vamos substituir os valores que temos na fórmula:
Calculando as diferenças de temperatura:
Passo 5
Agora, vamos resolver a equação para encontrar
:
Primeiro, calculamos o lado direito:
Agora, a equação fica:
Dividindo ambos os lados por
:
Resposta
O calor específico do pedaço de metal é aproximadamente
.