Question

1. Um par de recipientes adiabáticos contêm duas amostras de 10 g de água a 0 °C cada. Quer-se esquentar essas
amostras até uma mesma temperatura, mas sem misturá-las, utilizando uma esfera de metal de 100 g de, inicialmente a
90 °C. A esfera é introduzida, por algum tempo, num dos recipientes e depois no outro, até que se atinja o equilíbrio
térmico. O calor específico sensível da água é cinco vezes maior que o da liga. Calcule:

a) a temperatura de equilíbrio térmico, ao final do processo;

b) a temperatura inicial do bloco, antes de ser introduzido no segundo recipiente.​

Answer 1

a) 45°C

b) 67,5°C

O calor sensível capaz de variar a temperatura de um corpo pode ser calculado por meio da seguinte equação -

Q = mcΔT

Sabemos que o calor cedido pelo metal será equivalente ao calor recebido pelas duas amostras de água.

- Qcedido = Qrecebido

- 100(c/5)ΔTmetal = 10cΔTagua + 10cΔTagua

-20ΔTmetal = 20ΔTagua

-20(Tf - 90) = 20(Tf - 0)

-20Tf + 1800 = 20Tf

40Tf = 1800

Tf = 45°C

Metade do calor total cedido representa o calor cedido inicialmente para a primeira amostra de água, uma vez que as duas amostras possuem a mesma massa e sofreram a mesma variação de temperatura.

Qcedidototal/2 = Qcedidoinicial

mcΔT/2 = mcΔT'

mcΔT = 2mcΔT'

ΔT = 2ΔT'

45 - 90 = 2ΔT'

- 45 = 2(Tf - 90)

- 45 = 2Tf - 180

Tf = 67,5°C