Question

Colocam-se 500 g de ferro c=0,1cal/g.°C a 12°C num recipiente de capacidade térmica desprezível contendo 500g de água (c= 1cal/g.°C) a 20 °C. A temperatura final de equiìíbrio térmico é: a) 19,3°C b) 0,05°C c) 0°C d) 17,5°C e) 21,3°C

Answer 1

Resposta:

letra a) 19,3°C

Explicação passo-a-passo:

#Considerações:

•Chamarei a energia calorífica absorvida pelo ferro de Q1 e a emanada pela água de Q2.

A partir do princípio da conservação da energia, que é deixada em implícito a possibilidade de seu emprego no trecho: "recipiente de capacidade térmica desprezível", tem-se:

$Q1 = - \: Q2$

porque toda a energia perdida por um será absorvida por outro.

•Assim:

$500g \times1 \frac{cal}{g \times \: Celsius } \times (f - 20 \: Celsius) \: = -500 g \: \times 0.1\frac{cal}{g \times \: Celsius } \times (f - 12 \: Celsius) \\ \\ f - 20 = - 0,1 \times (f - 12) \\ f - 20 = - 0,1f + 1,2 \\ 1,1f = 21,2 \: Celsius \\ \\ f = 19,2727... \: Celsius≈19,3 \: Celsius$

•Outra maneira de pensar:

A questão pede que se encontre a temperatura de equilíbrio, isto é, a temperatura cujo fluxo de calor de um corpo a outro pare.

Desse modo, a maneira mais simples de se pensar no ponto de equilíbrio entre dois corpo é por meio de uma média.

Neste caso, a mudança da temperatura depende de dois fatores intrínsecos microsistemas estudados: a massa e a própria natureza do material; mas, como a massa, neste caso, é a mesma pode ser desconsiderada para o fim de busca de equilíbrio.

-conclusão:

Assim, é preciso apenas fazer a média das temperaturas, levando em conta o peso que suas características intrínsecas desempenharão, neste caso, apenas o tipo do material. assim temos:

Temperatura de equilíbrio(Teq) = temperatura média(Tm)

$Teq = Tm \\ \\ \frac{( 0,1 \times 12 )+(1 \times 20) }{1 +0,1 } = Teq \\ Teq = \frac{21,2}{1,1} = 19,272727...≈19,3 \: celsius$