Question

4) Um recipiente termicamente isolado contém 500g de água na qual se mergulha uma barra metálica homogênea de 250g. A temperatura inicial da água é 25,0°C e a da barra 80,0°C. Considere o calor específico da água igual a 1,00cal/g.°C, o do metal igual a 0,200cal/g.°C e despreze a capacidade térmica do recipiente. Com base nesses dados, é correto afirmar que a soma das afirmativas correta é? 01) A temperatura final de equilíbrio térmico é de 52,5°C. 02) O comprimento da barra permanece constante durante o processo de troca de calor. 04) A temperatura inicial da barra, na escala kelvin, é de 353K. 08) A quantidade de calor recebida pela água é igual à cedida pela barra. 16) A energia interna final da água, no equilíbrio térmico, é menor que sua energia interna inicial. Soma = ( ).

Por favor me ajudem a achar a soma, eu preciso muito responder essa questão.

Answer 1

Primeiramente, como temos um equilíbrio, podemos dizer que:

Q1 + Q2 + ... + Qn = 0

Água:

Q = m*c*(Tf-To)
Q = 500*1*(Tf-25)

Barra metálica:

Q = m*c*(Tf-To)
Q = 250*0,2*(Tf-80)

Vamos encontrar a temperatura de equilíbrio:

500*1*(Tf-25) + 250*0,2*(Tf-80) = 0

500Tf - 12500 + 50Tf - 4000 = 0

550Tf - 16500 = 0

550Tf = 16500

Tf = 16500 / 550

Tf = 30°C

Agora, vamos para as assertivas:

01) Falsa, a temperatura é de 30°C

02) Falsa, como houve variação de temperatura da barra, ela contraiu, mudando seu comprimento.

04) Verdadeiro. Para passar para K: K = °C+273 = 80+273 = 353 K

08) Verdadeiro. Como não houve troca, a água ganhou o que a barra cedeu.

16) Falso. Como a temperatura final foi maior que a inicial da água, sua energia foi maior.

Soma: 04+08 = 12