Question

um pedaço de cobre de 20g a 60°C é colocado dentro de um calorímetro que contém 10g de água a 10°C. Se a temperatura final do aiatema (calorímetro + água + cobre) é 15°C, qual é o equivalente em água do calorímetro? Dados: calor específico do cobre = 0,42J/g°C e calor específicoda água = 4,2J/g°C

Answer 1

Cobre - massa = 20g; temperatura inicial = 60°C; temperatura final = 15°C; calor específico = 0,42j/g°C

Água - massa = 10g; temperatura inicial = 10°C; temperatura final = 15°C; calor específico = 4,2j/g°C

Calorímetro - temperatura inicial = 10ºC (O calorímetro já estava termicamente equilibrado com a água, ou seja, tem a mesma temperatura); temperatura final = 15ºC; m = ? ; c =?

De maneira resumida, quando a questão quer saber o equivalente em água de algum corpo ele está se referindo a capacidade térmica deste. 

Capacidade térmica (C) = Massa* (m) * Calor Específico (c)

Temos a equação de equilíbrio térmico; 

Q + Q = 0

Ou seja, o calor recebido é igual ao calor cedido. Como nesse problema a troca de calor é feita entre 3 corpos, temos:

Q(cobre) + Q(água) + Q(calorímetro) = 0

Mas Q = m*c*ΔΘ, então: 

m*c*ΔΘ + m*c*ΔΘ + m*c*ΔΘ = 0

20g * 0,42j/gºC * (15ºC - 60ºC) + 10g * 4,2j/g°C * (15ºC - 10ºC) * m * c * (15ºC - 10ºC) = 0

Mas m*c = C, então: 

8,4 j/ºC * -45ºC + 42j/ºC * 5ºC + C * 5ºC = 0
-378j + 210j + C * 5ºC = 0
-168j + C * 5ºC = 0
168j/5ºC = C
33,6 j/ºC = C