Question

Em uma xícara contendo 200 ml de chá a 60 ºC, adiciona-se 40 ml de água a 24 ºC. Considerando que a xícara tenha capacidade térmica desprezível e que não ocorrem trocas de calor entre o líquido e o ar, determine a temperatura de equilíbrio do sistema. Dados: calor específico da água e do chá: c = 1,0 cal/gºC / densidade da água e do chá: d = 1g/ml

Answer 1

A temperatura de equilíbrio do sistema é 54°C

Esta é uma questão sobre equilíbrio térmico. Na física, podemos dizer que quando temos um sistema com mais de um componente, os corpos através da termodinâmica transferem calor uns para os outros até que encontrem o equilíbrio.

Isso ocorre quando eles entram em contato, então o corpo que possui mais calor, transfere para o que possui menos até que eles fiquem com a mesma temperatura. Ou seja, temos uma conservação de energia no sistema. Toda a energia transferida de um corpo é recebida pelo outro, e nada se perde.

Podemos dizer que:

$Q recebido + Q cedido = 0$

A energia térmica é dada por:

$Q cha + Qagua=0\\\\(m.c.\Delta t)cha + (m.c.\Delta t)agua = 0\\\\200\times 1 \times (tf-60) + 40\times 1\times (tf-24) = 0\\\\200tf-12000+40tf-960=0\\\\240tf=12960\\\\tf=54\°C$