( 2,0 pontos) Se 110 g de chumbo derretido a
săo vertidos em um molde de ferro de 260 g de massa, inicialmente a
, qual é a temperatura final do sistema. Considere que nao ocome perda de calor para o ambiente. Pb:
: Fe:
cal/gK
Passo 1
O enunciado pede a temperatura de equilíbrio térmico quando
,g de chumbo fundido a
é vertido num molde de ferro de
,g inicialmente a
, sem troca de calor com o ambiente.
Conteúdo: calorimetria com mudança de fase (solidificação do chumbo) e equilíbrio térmico. Vamos usar conservação de energia: calor cedido pelo chumbo = calor absorvido pelo ferro.
Conteúdo: calorimetria com mudança de fase (solidificação do chumbo) e equilíbrio térmico. Vamos usar conservação de energia: calor cedido pelo chumbo = calor absorvido pelo ferro.
Passo 2
Identificamos as contribuições de calor do chumbo (massa
,g):
- Calor de solidificação a
:
- Calor de resfriamento do chumbo sólido de
até a temperatura final :
onde
,cal/g e
,cal/gK.
Passo 3
O calor total cedido pelo chumbo é
Substituindo valores numéricos:
Passo 4
O molde de ferro (massa
,g,
,cal/gK) absorve calor ao aquecer de
até
:
Numérico:
Passo 5
Pela conservação de energia (sem perdas):
Logo,
Desenvolvendo:
Calculando
:
Passo 6
Verificamos que
está bem abaixo do ponto de fusão do chumbo, então toda a massa realmente solidificou e o cálculo está consistente.
Resposta
A temperatura final de equilíbrio é aproximadamente
.