Question

Um recipiente termicamente isolado contém 500 g de água na qual se mergulha uma barra metálica homogênea de 250 g. A temperatura inicial da água é 25,0 °C e a da barra 80,0 °C. Considere o calor específico da água igual a 1,00 cal/g.°C, o do metal igual a 0,200 cal/g.°C e despreze a capacidade térmica do recipiente. Com base nesses dados, é correto afirmar que:
01. a temperatura final de equilíbrio térmico é de 52,5°c
02. o comprimento da barra permanece constante durante o processo de troca de calor
04. a temperatura inicial da barra na escala kelvin, é de 353k.
08. a quantidade de calor recebia pela água e igual à cedida pela barra
16. a energia interna final da água , no equilíbrio termico, é menor que sua energia interna inicial

Answer 1

Olá!


01) Falso.

Princípio das trocas de calor: a soma dos calores cedidos e recebidos é igual a zero:

Q1 + Q2 = 0 [Q1 = água; Q2 = barra metálica]
m . c . ΔT + m . c . ΔT = 0
500 . 1 . (25 - T) + 250 . 0,2 . (80 - T) = 0
12.500 - 500T + 4000 - 50T = 0
16500 = 550T
T = 30ºC

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02) Falso. Por perder calor, a barra sofre dilatação (linear, volumétrica e superficial).

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04) Verdadeiro.

T (K) = T (ºC) + 273
T (K) = 80 + 273
T (K) = 353 K

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08) Verdadeiro.

Sabendo que a temperatura no equilíbrio é 30ºC, podemos calcular separadamente (para a água e para a barra), a quantidade de calor trocada:

No caso da água, esta recebe calor da barra (a temperatura aumenta de 25ºC para 30ºC):

Q = m . c . ΔT
Q = 500 . 1 . (30 - 25)
Q = 2500 cal

No caso da barra, esta cede calor (sua temperatura diminui, de 80ºC para 30ºC):

Q = m . c . ΔT
Q = 250 . 0,2 . (30 - 80)
Q = - 2500 cal

Como percebe-se, a quantidade de calor, em módulo, é igual.

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16) Falso.

A energia interna final da água é maior (a temperatura aumenta).

Corretas: 04 - 08