Suponha que se tenham duas peças metálicas, uma de ferro e a outra de alumínio, de mesma massa, em água em ebulição. Ambas são colocadas em recipientes iguais com água a
. Responda:
a) Em qual caso a temperatura final da água será mais elevada?
b) Justifique sua resposta.
Dados: calor específico do alumínio
calor específico do ferro
a) Alumínio
b) A partir dos dados fornecidos, podemos reparar que o calor específico do ferro é menor que o do alumínio, logo, a quantidade de energia necessária para aquecer ferro é menor e, por isso, seu aquecimento ocorre mais rápido (assim como seu resfriamento também será mais rápido).
a) Em qual caso a temperatura final da água será mais elevada?
b) Justifique sua resposta.
a) Alumínio
b) A partir dos dados fornecidos, podemos reparar que o calor específico do ferro é menor que o do alumínio, logo, a quantidade de energia necessária para aquecer ferro é menor e, por isso, seu aquecimento ocorre mais rápido (assim como seu resfriamento também será mais rápido).
Passo 1
O enunciado descreve duas experiências de calorimetria: em cada experiência, temos uma peça metálica (ferro ou alumínio) de mesma massa
, inicialmente a
, mergulhada em água de massa
e temperatura inicial
. Queremos saber em qual caso a temperatura de equilíbrio
da água ficará maior. Para resolver, usamos conservação de energia térmica e a definição de calor sensível,
.
Passo 2
Escrevemos a equação de equilíbrio térmico em que o calor cedido pelo metal é igual ao calor absorvido pela água:
Isolamos
. Somando termos, temos
Passo 3
Observe que
: quanto maior
, maior o numerador cresce (linearmente em
) e também o denominador, mas o efeito no numerador é dominante para elevar
. Logo, uma peça com maior calor específico
provoca maior aquecimento da água.
Como ,
é maior que
,
, segue que
.
Como
Resposta
(a) A água fica mais quente no caso da peça de alumínio.
(b) Porque o alumínio tem maior calor específico, libera (quando esfria) mais calor para a água do que o ferro de mesma massa e mesma variação de temperatura.
(b) Porque o alumínio tem maior calor específico, libera (quando esfria) mais calor para a água do que o ferro de mesma massa e mesma variação de temperatura.