Question

3a) Uma peça de metal, calor específico 0,04 cal/gºC, de massa 600 g está à
temperatura de 250°C. A peça é então colocada em 500 g de água à 20°C. Qual a
temperatura final do equilibrio térmico?​

Answer 1

Para calcular a temperatura final do equilíbrio, utilizaremos os princípios de conservação de energia.

• Cálculo

A peça de metal está bem mais aquecida do que a água.

Logo, ela perderá calor, e a água o receberá.

Sendo assim, pelo princípio da conservação de energia, a soma dos calores recebidos e perdidos resulta em zero:

$Q_p + Q_r = 0$

Como provavelmente não houveram mudanças de estado (não foi fornecido o calor latente) só utilizaremos a fórmula do calor sensível:

$Q = m \cdot c \cdot \Delta \theta$

Em que Q é o calor, M a massa, C o calor específico e o último símbolo é a variação de termperatura.

Aplicando e adicionando os valores:

$600 \cdot 0,04 \cdot (\theta_f - 250) + 500 \cdot 1 \cdot (\theta_f - 20) = 0$

Consideramos que o calor específico da água vale 1.

Desenvolvendo:

$24 \cdot (\theta_f -250) + 500 \cdot (\theta_f - 20) = 0$

$24 \theta_f - 6000 + 500\theta_f - 10000 = 0$

$524 \theta_f = 16000$

$\theta_f \approx 30,5^oC$

• Resposta

A temperatura final de equilíbrio é de aproximadamente 30,5 graus Celsius.

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