Questão 3 (4,0 pontos) - A fim de determinar a capacidade térmica do calorímetro, foram feitos os passos experimentais seguintes
a) A massa do calorímetro foi medida na balança e o valor encontrado foi de
.
b) Foi adicionado um volume de água em um béquer e foi medida a temperatura da água, cujo valor foi de
.
c) A água foi colocada numa chaleira, aquecida e transferida para o calorímetro de forma a ocupar aproximadamente metade da sua capacidade. O calorímetro foi tampado e,
imediatamente, foi inserido um termômetro no calorímetro e a temperatura foi aferida:
.
d) Aproximadamente 10 minutos depois, a temperatura final de equilíbrio do sistema foi medida e o valor foi de
.
e) Finalmente, a massa do conjunto água + calorímetro foi obtida, encontrando-se um valor de
.
A partir desses dados, calcule a capacidade térmica do calorímetro.
a) A massa do calorímetro foi medida na balança e o valor encontrado foi de
b) Foi adicionado um volume de água em um béquer e foi medida a temperatura da água, cujo valor foi de
c) A água foi colocada numa chaleira, aquecida e transferida para o calorímetro de forma a ocupar aproximadamente metade da sua capacidade. O calorímetro foi tampado e,
imediatamente, foi inserido um termômetro no calorímetro e a temperatura foi aferida:
d) Aproximadamente 10 minutos depois, a temperatura final de equilíbrio do sistema foi medida e o valor foi de
e) Finalmente, a massa do conjunto água + calorímetro foi obtida, encontrando-se um valor de
A partir desses dados, calcule a capacidade térmica do calorímetro.
Passo 1
O enunciado pede a capacidade térmica do calorímetro, definida por
(em J/K), usando um processo de mistura de água quente e calorímetro à temperatura inicial ambiente. Temos os dados:
– massa do calorímetro
– massa total água + calorímetro após mistura
– temperatura inicial do calorímetro (e da água antes de aquecer)
– temperatura da água ao entrar quente no calorímetro
– temperatura de equilíbrio final
– calor específico da água
– massa do calorímetro
– massa total água + calorímetro após mistura
– temperatura inicial do calorímetro (e da água antes de aquecer)
– temperatura da água ao entrar quente no calorímetro
– temperatura de equilíbrio final
– calor específico da água
Passo 2
Determinar a massa de água usada na mistura:
Substituindo (convertendo gramas em quilogramas):
Passo 3
Pela conservação de energia (desprezando trocas com o ambiente), o calor perdido pela água ao esfriar de
a
é igual ao calor ganho pelo calorímetro ao aquecer de
a
:
Passo 4
Isolando
:
Passo 5
Substituindo os valores numéricos:
Resposta
A capacidade térmica do calorímetro é aproximadamente
.