Uma taça de cobre, cuja massa é de
, inicialmente a
, é cheia com 0,2 kg de café, inicialmente a
. Qual a temperatura final, depois que o café e a
taça chegarem ao equilíbrio térmico? Tratar o café como água. O calor específico da água é
e o calor específico do cobre é
.
taça chegarem ao equilíbrio térmico? Tratar o café como água. O calor específico da água é
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de equilíbrio térmico! A gente tem uma taça de cobre com massa de
a
e 0,2 kg de café (que estamos tratando como água) a
. Queremos descobrir qual será a temperatura final quando ambos chegarem ao equilíbrio térmico. Para isso, vamos usar o conceito de calor específico e a fórmula de equilíbrio térmico.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é calor específico. O calor específico (
) é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 kg de uma substância em 1°C. Aqui, temos dois materiais com calores específicos diferentes: a água (
) e o cobre (
).
Passo 3
Quando os dois objetos são colocados juntos, o calor perdido pelo café vai ser igual ao calor ganho pela taça de cobre. Isso porque não há troca de calor com o ambiente. A fórmula para isso é:
Passo 4
Vamos substituir os valores na equação:
Passo 5
Agora, vamos resolver a equação para
. Primeiro, distribuímos os números:
Passo 6
Vamos juntar os termos com
de um lado e os números do outro:
Passo 7
Finalmente, isolamos
dividindo ambos os lados por 876,6:
Resposta
A temperatura final de equilíbrio térmico entre o café e a taça de cobre é aproximadamente
.