Question

Mergulha-se uma barra de ferro de 5kg e temperatura inial 100ºc num recipiente contendo 1kg de água inicialmente a 40ºc. Todas as trocas térmicas ocorrem apenas entre o recipiente, a água e a barra de ferro. Sabendo que o calor específico da água é 1,00 cal/gºc, e o do ferro 0,12 cal/gºc, e considerando que o recipiente absorve 20 kcal até o novo equilíbrio térmico ser atingido, pode-se afirmar que a temperatura final do sistema vale:
a) 40ºc
b) 50ºc
c) 60ºc
d) 70ºc
e) 80ºc​

Answer 1

Dois corpos, com temperaturas diferentes, trocam calor entre si até atingirem o equilíbrio térmico. Logo, o calor cedido de um corpo será igual ao calor recebido pelo outro.

Resumindo, a soma dos calores será igual a zero.

Se o recipiente faz parte do sistema, o que ocorre nesse caso, ele deve estar presente na equação

Como não houve mudança de estado físico, só há calor sensível, que é representado por Q = m.c.t

Considere:

Qa = calor da água

ma = massa da água

ca = calor específico da água

ta = variação de temperatura água

Qb = calor da barra

mb = massa da barra

cb = calor específico da barra

tb = variação de temperatura barra

Qr = calor do recipiente

t = temperatura final

Não se esqueça das unidades de medida. A unidade de massa deve estar em cal.

Agora montando a equação

Qa + Qb + Qr = 0

ma.ca.ta + mb.cb.tb + Qr

1000. 1.(t - 40) + 5000. 0,12.(t - 100) + 20000 = 0

1000t - 40000 + 600t - 60000 + 20000 = 0

1600t = 80000

t = 50°C

Assim, a temperatura final do sistema é de 50°C.