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 (100^circ C), em seguida é rapidamente transferido para um copo de isopor contendo 250 g de água a 20^circ C. Após cerca de um minuto, a temperatura do conteúdo do copo é 24^circ C. 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?

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.
Conteúdo da matéria:
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 ( á): 250 g
  • Temperatura inicial da água ( á): 20°C
  • Capacidade térmica da água ( á):

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.
Qmetal = Qágua á
Usando a fórmula do calor:
mmetal cdot cmetal cdot (Tmetalinicial - Tfinal) = mágua cdot cágua cdot (Tfinal - Táguainicial) ááá

Passo 4

Vamos substituir os valores que temos na fórmula:
100 , g cdot cmetal cdot (100°C - 24°C) = 250 , g cdot 4,18 , J/g°C cdot (24°C - 20°C)
Calculando as diferenças de temperatura:
100 cdot cmetal cdot 76 = 250 cdot 4,18 cdot 4

Passo 5

Agora, vamos resolver a equação para encontrar 250 cdot 4,18 cdot 4 = 250 cdot 16,72 = 4180 , J :
Primeiro, calculamos o lado direito:
100 cdot cmetal cdot 76 = 4180
Agora, a equação fica:
cmetal = 4180100 cdot 76 = 41807600 approx 0,55 , J/g°C
Dividindo ambos os lados por :

Resposta

O calor específico do pedaço de metal é aproximadamente .

Exercícios relacionados