(1,0 pto)Q1. Um metal com massa de
é aquecido a
e então é mergulhado em
de água à 24,0
. A temperatura final da água foi medida e resultou em
, qual o calor especifico do metal? (Assuma que não há perdas de calor para as vizinhanças).
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados e pede o calor específico do metal:
A pergunta: qual é o calor específico do metal (isto é,
)?
Observação importante do enunciado: devemos assumir que não há perda de calor para as vizinhanças (sistema isolado).
Observação importante do enunciado: devemos assumir que não há perda de calor para as vizinhanças (sistema isolado).
Passo 2
Princípio físico usado (explicação didática): quando o metal quente é colocado na água mais fria e não há perdas para o meio, o calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água. Chamamos de
a quantidade de calor trocada. A fórmula prática para calor sensível é
onde:
-
é a massa (em gramas, aqui), -
é o calor específico (em ), -
é a variação de temperatura (em ); observe que .
Importante sobre sinais: o metal perde calor, então seu
será negativo se
for negativo; a água ganha calor, então seu
será positivo. Como usamos conservação de energia:
Substituindo a fórmula do calor:
Isolando
(essa é a fórmula que vamos usar):
Aqui troquei o sinal no denominador para ter variações positivas (mais intuitivo): note que
.
Também preciso do valor do calor específico da água; vamos usar o valor padrão:
Pequena observação didática: usar
é ok porque diferenças de temperatura em Celsius e Kelvin têm a mesma magnitude; por isso
em Celsius funciona sem problema.
Passo 3
Calcule as variações de temperatura numéricas:
(Usei
porque quero um número positivo no denominador da fórmula.)
Passo 4
Agora faço os produtos numéricos que aparecem na fórmula:
Multiplicando pela variação da água:
No denominador:
Passo 5
Divido numerador por denominador para obter
:
Fazendo a divisão:
Passo 6
Interpretação e dica para prova: o valor
é menor que o da água (
), como geralmente acontece para metais (metais aquecem e arrefecem rápido). Na prova, siga sempre estes passos: listar dados, escrever
, usar
, isolar
e inserir números com atenção aos sinais e unidades. Você tá indo bem — respira fundo e repete esse esquema que fica automático.