Ex 5: Uma peça de cobre de massa
foi aquecida até
e então colocada em um calorímetro que continha
de água a
. A temperatura da água aumentou para
. Qual o calor específico do cobre em
? (resp
)
Passo 1
O enunciado pede para calcular o calor específico do cobre a partir de um experimento de troca de calor entre uma peça de cobre aquecida e água num calorímetro. Pergunta: “Qual o calor específico do cobre em
?”
Dados fornecidos (vou listá‑los todos com as unidades):
(massa da peça de cobre)
(temperatura inicial do cobre)
(massa da água)
(temperatura inicial da água)
(temperatura final de equilíbrio, dada)
Valor que vou usar para o calor específico da água: .
Dados fornecidos (vou listá‑los todos com as unidades):
Valor que vou usar para o calor específico da água:
Passo 2
Princípio físico e fórmula usada. Em um sistema isolado (calorímetro ideal) o calor perdido por um corpo quente é igual ao calor ganho pelos corpos mais frios até o equilíbrio térmico. A fórmula básica do calor trocado é:
onde:
é o calor trocado (em
),
é a massa (em
),
é o calor específico (em
),
é a variação de temperatura (em
), definida como
.
No nosso caso: (porque o calor perdido pelo cobre é ganho pela água). Vou calcular
e igualar ao módulo de
para achar
.
No nosso caso:
Passo 3
Calcular as variações de temperatura de cada substância:
Variação da água:
Variação da água:
Variação do cobre:
Obs.: o sinal negativo em
indica que o cobre esfriou; usaremos o módulo
ao igualar magnitudes de calor.
Passo 4
Calcular o calor ganho pela água usando
:
Substituindo números:
Faço as contas passo a passo:
. Depois
.
Portanto:
Portanto:
Passo 5
Relacionar os calores (conservação de energia). O calor perdido pelo cobre em magnitude é igual ao calor ganho pela água:
Isolando
:
Passo 6
Substituir os valores e calcular
:
Calculo do denominador:
. Agora a divisão:
Passo 7
Arredondando com a precisão compatível com os dados (geralmente 2 algarismos significativos), fica:
Bom trabalho — você conseguiu acompanhar todas as etapas! Use esse procedimento (calcular ΔT, calor do corpo que você conhece, igualar magnitudes e isolar o
) sempre que precisar determinar calor específico em problemas parecidos.