c) Um calorímetro de capacidade térmica igual a 50 cal/oC contém 300 g de água a 20 oC. É introduzido no calorímetro um bloco de cobre com 20 g a 80 oC. Determine a temperatura final de equilíbrio térmico. Dados: cCu = 0,092 cal/goC; cH2O = 1 cal/goC.
Soluções para a tarefa
A temperatura final do equilíbrio é de aproximadamente 22ºC.
De acordo com o Princípio geral das trocas de calor, se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.
Qa + Qb + Qc +... = 0
Dessa forma, vamos calcular:
Qagua + Qbloco = 0
m₁ . c₁ . ΔT₁ + m₂ . c₂ . ΔT₂ = 0
Devemos lembrar que a capacidade térmica é dada por:
C = m . c
Logo:
C . ΔT + m . c . ΔT= 0
50 . 1 . (T-20) + 20 . 0,092 . (T-80) = 0
50T - 1000 + 1,84T - 147,2 = 0
51,84T = 1147,2
T = 22,13°C
Resposta:
T = 20,31°C
Explicação:
c) A temperatura final do equilíbrio é de aproximadamente 20.31°C.
De acordo com o Princípio geral das trocas de calor, se dois ou mais corpos trocam calor entre si, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.
Qa + Qb + Qc +... = 0
Dessa forma, vamos calcular:
Qcalorimetro + Qagua + Qbloco = 0
C. ΔT + m₁ . c₁ . ΔT₁ + m₂ . c₂ . ΔT₂ = 0
Devemos lembrar que a capacidade térmica é dada por:
C = m . c
Logo:
C . ΔT + m1 . c1 . ΔT1+ m2 . c2 . ΔT2= 0
50 * (T-20) + 300 * 1 * (T-20) + 20 * 0,092 * (T-80) = 0
50T - 1000 + 300T – 6000 + 1,84T - 147,2 = 0
351,84T = 7147,2
T = 7147,2/351.84
T = 20,31°C