(2,0 pontos) Em um vaso calorimétrico contendo
do água a
foram adicionados
de água a
, atingindo uma temperatura de equilibrio de
. O calor especifico da igua é de
. (a) Com estes dados calcule a capacidade calorifica do calorimetro.
Numa segunda etapa, o calorimetro foi esvaziado e esperado chegar à temperatura ambiente. Na sequéncia foram adicionados ao calorimetro
de água a
e depois
de água a
, atingindo uma temperatura de equilibrio de
. (b) Calcule o
total para o conjunto calorimétrico desta etapa
Numa segunda etapa, o calorimetro foi esvaziado e esperado chegar à temperatura ambiente. Na sequéncia foram adicionados ao calorimetro
Passo 1
O enunciado trata de duas etapas de misturas de água em um calorímetro:
- Na etapa (a) misturam-se
de água a com de água a , atingindo ; pede-se a capacidade calorífica do calorímetro. - Na etapa (b) esvazia-se o calorímetro, deixa-se tudo a
, depois mistura-se de água a com de água a , chegando a ; pede-se o total do conjunto (águas + calorímetro).
Conteúdo: balanço de energia (calorimetria) e cálculo de entropia via .
Passo 2
Na etapa (a), aplicamos conservação de energia no sistema “águas + calorímetro”:
onde
Aqui
,
,
,
,
.
Passo 3
Substituindo valores em graus Celsius (diferenças não mudam em K):
Calcula-se
Passo 4
Na etapa (b), antes da mistura final temos: água quente1 (
,
), água fria2 (
,
) e calorímetro (
) todos a
para o primeiro corpo, e a
para o segundo, mas o calorímetro só troca calor na variação final de
. A temperatura de equilíbrio é
. A entropia de cada parte é
Passo 5
Convertendo para Kelvin (
,
,
,
) e usando
:
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Resposta
(a)
.
(b) .
(b)