Question

Num calorímetro colocam-se 80,0 g de água a 50,0°C, 20,0 g de água a 30°C e um pedaço de cobre, à temperatura de 100,0°C. O calor específico da água é constante igual a 1,0 cal/g°C. O pedaço de cobre tem capacidade térmica igual a 2,0 cal/°C.Desprezando-se as trocas de calor tanto entre o calorímetro e o exterior como entre o calorímetro e a mistura, qual será, aproximadamente, o valor da temperatura da mistura, em graus Celsius, quando esta estiver em equilíbrio térmico?

Answer 1

Para resolver esse exercício utilizaremos a formula

Q= (m.c) . delta T      
Q - quantidade de calor                            
m- massa
c- calor especifico 
delta T= temperatura final - temperatura inicial (Tf-Ti)

que é a mesma coisa que  

Q=  C . delta T
Q - quantidade de calor 
C= capacidade térmica
delta T= temperatura final - temperatura inicial (Tf-Ti)

Partimos do raciocínio que para ter equilíbrio térmico o Qtotal deve ser igual a 0

Qt=0

E o  Qtotal = Qágua1  + Qágua2  + Q cobre

dados:
água 1: 
m=60g    Ti= 50ºC    c= 1
água 2:
m=20g    Ti=30ºC    c= 1
cobre
C= 2     Ti=100ºC

então colocando os dados de cada elemento, formamos a equação:

Qt= 80.1(Tf-50) + 20.1(Tf-30)  + 2.(Tf-100) = 0

resolvendo

80Tf - 4000 + 20Tf - 600 + 2Tf - 200 = 0

102Tf = 4800

Tf= aproximadamente 47 º C