Question

Um
ferreiro prepara ferraduras para cavalos aquecendo-as ao fogo até que cheguem a
800°C, afim de moldá-las. Uma ferradura de ferro de massa igual a 500g, naquela
temperatura, foi jogada num tanque contendo 50.000g de água à temperatura
ambiente, 25°C. A que temperatura chega o sistema água+ferradura? Considere
este sistema composto, isolado.





Dados:



calor
específico sensível da água: 1,0 cal/g°C;


calor
específico sensível do ferro: 0,2 cal/g°C;

Answer 1

A que temperatura chega o sistema água + ferradura é 26,54ºC

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:

$Q recebido +Qcedido=0$

A energia térmica é dada por:

$Q = m.c.\Delta t$

Então vamos substituir os dados do enunciado e teremos:

$Qferro+Qagua =0\\\\500\times 0,2\times (tf - 800)+50000\times 1\times (tf-25)=0\\\\100tf-80000+50000tf-1250000=0\\\\50100tf=1330000\\\\tf=26,54\ºC$