Em um recipiente que não permite trocas de calor com o ambiente, foram colocados dois objetos: um deles feito de cobre, com massa igual a 400 g , a uma temperatura de
; o outro feito de ferro, com massa igual a 500 g , a uma temperatura de
. Os objetos permanecem dentro do recipiente até que o equilibrio térmico seja atingido. Determine a temperatura de equilibrio térmico.
Passo 1
O enunciado diz que, em um recipiente termicamente isolado, temos um bloco de cobre de massa
a
e um bloco de ferro de massa
a
. Quando atingem o equilíbrio térmico, ambos têm a mesma temperatura
. Para resolver, usamos calorimetria e o princípio da conservação de energia, segundo o qual o calor perdido por um corpo é igual ao calor ganho pelo outro.
Passo 2
Cada corpo troca calor sem perda para o ambiente. A expressão para o calor trocado é
onde
. Como o ferro esfria e o cobre aquece, podemos escrever
Passo 3
Escolhendo sinais de modo que
seja ganho de calor, temos
E a conservação de energia impõe
Passo 4
Agora substituímos
Fica
Calculando os coeficientes:
Arredondando, a temperatura de equilíbrio térmico é cerca de
.
Resposta
A temperatura de equilíbrio térmico é aproximadamente
.