Question

POR FAVOR ALGUÉM ME AJUDA Na atividade de laboratório, o professor de Física propõe que os estudantes misturem 1,5L de água à temperatura de 100°C com 800 mL de água a 8°C. Porém, antes de fazer a mistura e medir a temperatura de equilíbrio térmico, os estudantes precisam calcular a temperatura do equilíbrio térmico. Considere as perdas térmicas desprezíveis e que o resultado teórico é igual ao valor experimental. Pode-se afirmar que essa temperatura de equilíbrio vale:​

Answer 1

Resposta:

68 °C.

Explicação:

Sabemos que em um sistema sem perdas térmicas, a soma do calor liberado e recebido pelas partes que constituem este sistema vale 0, e que a temperatura de equilíbrio é atingida quando todas as partes atingirem esta temperatura.

Ou seja, a água que está a 100 °C vai ceder parte de sua energia para a água que está a 8 °C, e a temperatura de equilíbrio será um valor intermediário.

A fórmula do calor é $Q = mc\Delta T$, em que m é a massa, c é o calor específico e $\Delta T$ é a variação de temperatura (temperatura final menos inicial). Como eu disse antes, a "soma dos calores" vai dar 0, então:

$1{,}5\cdot c\cdot \left ( T_f - 100 \right ) + 0{,}8\cdot c\cdot \left ( T_f - 8 \right )=0$

Nesse caso o valor de c não importa, já que não ocorre nenhuma mistura de materiais no experimento.

UM DETALHE: Perceba também que eu usei o volume da água no lugar da massa, isso foi por duas razões: 1 kg de água tem aproximadamente 1 L de volume, e mesmo se não tivesse, você poderia obter a massa do seu líquido multiplicando o volume pela densidade, e como o experimento envolve apenas um tipo de líquido a densidade seria sempre proporcional à massa, e seu valor não importaria. Desculpe se essa parte ficou um pouco confusa, pode perguntar se tiver dúvida =).

Resolvendo a equação, encontramos $T_f=68\ \°C$, que é nossa temperatura de equilíbrio.