Enunciado

Duas amostras, A e B, estão a diferentes temperaturas quando são colocados em contato em um recipiente termicamente isolado até entrarem em equilíbrio térmico. A figura 18-34a mostra as temperaturas T das duas amostras em função do tempo t . A amostra A tem uma massa de 5,0   kg ; a amostra B tem uma massa de 1,5   kg . A figura 18-34b é um gráfico do material da amostra B que mostra a variação de temperatura ∆ T que o material sofre quando recebe uma energia Q na forma de calor; a variação ∆ T está plotada em função da energia Q por unidade de massa do material definida por ∆ T s = 4,0   C ° . Qual é o calor específico do material da amostra A?

Passo 1

Show de bolinhas galerinha, esse exercício envolve misturas em um recipiente isolado termicamente, sendo assim sabendo que todo calor cedido por uma amostra será absorvido pela outra até que o equilíbrio térmico seja atingido. A temperatura final será igual para ambas as misturas. Dessa forma:

Q A + Q B = 0

Mas para isso, precisamos determinar cada um dos calores separadamente.

Passo 2

Como a temperatura está variando, o calor da amostra A é denominado calor sensível, tal que:

Q A = m A c A ∆ T

Logo:

Q A = 5 c A 40 - 100

Q A = - 300 c A  

Pelo gráfico (a) podemos perceber que a amostra B tem uma variação de temperatura de 20 ° C , e a malandragem é a gente perceber que a inclinação da reta B é igual ao calor especifico do material B , c B , tal que:

c B = 16 4

c B = 4   kJ/kg

c B = 4000   J/kg

Como essa amostra tem 1,5   kg , então:

Q B = c B m B ∆ T

Tal que:

Q B = 4 000 × 1,5 × 20   k J

Q B = 120   000   J /kg

Passo 3

Iradoso, agora que conseguimos o valor do calor de cada amostra podemos substituir na equação:

Q A + Q B = 0

Tal que:

- 300 c A + 120   000 = 0

c A = 120   000 300

Portanto:

c A = 4,0 × 10 °   J/kg⋅K

Resposta

c A = 4,0 × 10 °   J/kg⋅K

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

O diâmetro d de uma haste cônica de comprimento L é dado por d = d 0( 1 + a x ) , onde a é uma constante e x é a distância de uma extremidade. Se a condutividade térmica do material é k , qual é a res
Um cubo de cobre e um de alumínio, cada um com bordas de 3,00 cm de comprimento, estão dispostos como mostra a Figura 20-17. Encontre (a) a resistência térmica de cada cubo, (b) a resistência térmica
Em média, a temperatura da crosta terrestre aumenta 1.0 ° C para cada aumento na profundidade de 30m . A condutividade térmica média do material da crosta terrestre é de 0,74J / m ⋅ s ⋅ K . Qual é a p
Uma casca esférica de condutividade térmica k tem raio dentro r 1 e raio fora r 2 (Figura 20-19). O interior da casca é mantido a uma temperatura T 1 , e o exterior da casca é mantido a temperatura T
Pingentes de gelo. A água cobre a superfície de um pingente de gelo ativo (em processo de crescimento) e forma um tubo curto e estreito na extremidade do eixo central (Figura). Como a temperatura da i