Uma peça de aço com 2 kg encontra-se a uma temperatura inicial de
de água, inicialmente a
, estão no interior de um tanque de aço pesando 5 kg , perfeitamente isolado. A peça de aço é imersa na água e permite-se que o sistema atinja o equilíbrio. Qual é a sua temperatura final? Ignore qualquer
efeito de expansão ou contração e admita calores específicos constantes de
para a água e
para o aço.
efeito de expansão ou contração e admita calores específicos constantes de
Passo 1
Resumindo, temos uma peça de aço de massa
,kg a
,°C mergulhada em água de massa
,kg a
,°C, dentro de um tanque de aço de massa
,kg. O sistema é perfeitamente isolado e atinge uma temperatura final comum
. Vamos aplicar o princípio da conservação de energia (calorimetria) com calores específicos constantes:
,kJ/(k
) e
,kJ/(k
).
Passo 2
Como não há troca de energia com o exterior, a soma algébrica dos calores trocados é zero:
Cada termo calcula-se por
.
Passo 3
Substituindo massas, calores específicos e temperaturas iniciais:
Isto é,
Passo 4
Simplificando coeficientes:
Rearranjando:
Passo 5
Calculando numericamente,
Resposta
A temperatura de equilíbrio é aproximadamente
,°C.