Um processo de determinação do calor específico de um metal é denominado poço de gelo: coloca-se um fragmento de metal numa cavidade feita num bloco de gelo em fusão e mede-se a massa de gelo que se derrete. Se a massa de gelo derretida é 25 g , quando se coloca na cavidade um bloco metálico de
, qual o calor específico do metal? O calor latente de fusão do gelo é
.
Passo 1
Então, temos aqui um exercício sobre calor específico, que é uma propriedade que indica quanta energia é necessária para aumentar a temperatura de uma certa massa de um material. No caso, vamos usar o método do “poço de gelo” para descobrir o calor específico de um metal. Precisamos saber a massa do metal, sua temperatura inicial, a massa de gelo que derreteu e o calor latente de fusão do gelo.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
- Massa do metal (
): 200 g - Temperatura inicial do metal (
): 200°C - Massa de gelo derretida (
): 25 g - Calor latente de fusão do gelo (
): 80 cal/g
Passo 3
O que acontece é que o metal, por ser mais quente, vai transferir calor para o gelo, fazendo com que ele derreta. A energia perdida pelo metal é igual à energia absorvida pelo gelo.
Passo 4
Vamos usar a fórmula que relaciona a quantidade de calor (
) com a massa (
), o calor específico (
) e a variação de temperatura (
):
No caso do gelo, a energia necessária para derretê-lo é dada por:
Passo 5
Como a energia perdida pelo metal é igual à energia absorvida pelo gelo, podemos igualar as duas equações:
Aqui,
é a diferença de temperatura que o metal sofre, que é de 200°C a 0°C, então
.
Passo 6
Agora, isolamos o calor específico (
) que queremos encontrar:
Passo 7
Substituindo os valores:
Passo 8
Calculando os valores:
Resposta
O calor específico do metal é 0,05 cal/g°C.