A têmpera do metal ocorre quando ele é aquecido a uma temperatura ideal e resfriado rapidamente. Esse processo possibilita a obtenção da maior dureza possível. Portanto, quando o metal é aquecido (recozido) e deixado para resfriar lenta e naturalmente, o resultado é a sua maleabilidade e moleza. Quando esse resfriamento é feito abruptamente, o metal pode tornar-se extremamente rígido.
Em um procedimento para endurecer uma peça de ferro de 1 kg, inicialmente a 80ºC, ela é colocada em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, juntamente com uma determinada quantidade de água a 20ºC, sendo a temperatura do sistema de 40ºC ao se atingir o equilíbrio térmico.
Considere o calor específico do ferro nove vezes menor que o da água.
A massa de água, em quilograma, que foi colocada no calorímetro, foi de, aproximadamente,
a) 0,22
b) 0,44
c) 0,52
d) 0,11
e) 1,10
Quero a explicação com o cálculo, por favor.
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Resposta:
a) 0,22
Explicação:
Quando se trata de troca de calor em sistemas termicamente isolados, ao se atingir o equilíbrio térmico, a soma da quantidade de calor trocada no sistema precisa ser nula, pois a anergia na forma de calor perdida por um componente é exatamente igual a energia adquirida pelo outro, então:
Q1 + Q2 = 0
Q = (M x ΔT x C), então
(M1 x ΔT1 x C1) + (M2 x + ΔT2 x C2) = 0
sendo M= massa; ΔT = (temperatura final - temperatura inicial) e C o calor especifico.
Neste caso:
O calor especifica da água é igual a 1, o do ferro será nove vezes menor então fica 1/9 = 0,11
1Kg x (40-80)°C x 0,11 + M2 x (40-20) x 1 = 0
-4,4 + 20M2 = 0
M2 = -4,4/-20
M2 = 0,22Kg de água
RobertaColucci:
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