Question

1,0kg de chumbo a 80ºC e colocado dentro de um calorímetro contendo 0,4 kg de água á 20ºC. Sabendo que a capacidade térmica do calorímetro vale 20 cal/ºC e os calores específicos do chumbo e da água iguais, respectivamente, a 0,03cal/gºC e 1,0cal/gºC, determine a temperatura final de equilíbrio do sistema.

Answer 1

⇒ Para o chumbo
m = 1 kg = 1000 g
Ti = 80°C
c = 0,03 cal/g°C

Q = m . c . ΔT
Q = m . c . (Tf - Ti)

⇒Para a água
m = 0,4 kg = 400 g
Ti = 20 °C
c = 1 cal/g°C

Q = m . c . ΔT
Q = m . c . (Tf - Ti)

⇒ Para o calorímetro
C = 20 cal/°C
Ti = 20° C ⇒ Pois está inicialmente em equilíbrio com a água

C = Q / ΔT
Q = C . ΔT
Q = C . (Tf - Ti)

⇒ A temperatura de final (Tf) é a mesma coisa que temperatura de equilíbrio (TE).

⇒ Como o sistema entrará em equilíbrio, temos que:

Qchumbo + Qágua + Qcalorímetro = 0
m . c . (Tf - Ti) + m . c . (Tf - Ti) + C . (Tf - Ti) = 0
1000 . 0,03 . (Tf - 80) + 400 . 1 . (Tf - 20) + 20 . (Tf -20) = 0
30 Tf - 2400 + 400 Tf - 8000 + 20 Tf - 400 = 0
450 Tf - 10 800 = 0
450 Tf = 10 800
Tf = 10 800 / 450
Tf = 24 °C ⇒ Temperatura de equilíbrio