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Uma quantidade de água líquida de massa m = 200 g, a uma temperatura de 30ºC, é colocada em uma calorímetro junto a 100 g de água líquida a 6ºC. Após atingir o equilíbrio, dado que o calor específico da água é c= 1,0 cal/(g . oC), calcule a temperatura final da mistura.
Soluções para a tarefa
Resposta:
Dados: mágua = 200 g;
mgelo = 150 g;
to = 30 °C;
cágua = 1 cal/g.°C;
Lgelo = 80 cal/g
para esse problema, envolvendo gelo e água, você precisa sempre verificar se, no equilíbrio térmico, sobra gelo ou se há fusão total,
Qgelo = mgelo Lgelo = 150 (80)
Qgelo = 12.000 cal
Qágua = mágua cágua DT = 200 (1) (0 – 30) --- Qágua = – 6.000 cal
apenas metade da massa de gelo se funde e a temperatura de equilíbrio térmico é 0 °C.
Resposta:
Temperatura final = 22ºC
Explicação:
Quando se atinge o equilíbrio a soma total dos valores de calor recebido e perdido deve ser igual a zero.
Assim, temos:
Q₁ + Q₂ = 0
Q₁ será o calor da água a 30ºC
Q₂ será o calor da água a 6ºC
A fórmula do calor é:
Q₁ = m . c. ΔT
Onde,
m₁ = massa = 200 g
c₁ = calor específico = 1,0 cal/g
ΔT₁ = variação de temperatura = Tf - Ti
Como só temos a temperatura inicial que é 30ºC em Q₁, o ΔT ficará assim:
ΔT₁ = Tf - 30 (Tf = temperatura final após a mistura)
Assim, para Q₁, teremos:
Q₁ = 200 . 1 . (Tf - 30)
Q₁ = 200Tf - 6000
Para Q₂, teremos o seguinte:
m₂ = 100 g
c₂ = 1,0 cal/g
ΔT₂ = Tf - 6
Assim, teremos:
Q₂ = m₂ . c₂ . ΔT₂
Q₂ = 100 . 1 . (Tf - 6)
Q₂ = 100Tf - 600
Agora que encontramos Q₁ + Q₂, basta somá-los e encontrar o Tf. Desse modo:
Q₁ + Q₂ = 0
substituindo,
200Tf - 6000 + 100 Tf - 600 = 0
300Tf - 6600 = 0
300Tf = 6600
Tf = 6600/300
Tf = 22ºC