Uma barra de cobre de massa igual a 200 g e a uma temperatura de 230 °C e mergulhada dentro de um recipiente que contem 200 g de agua , inicialmente a 20 °C. sabendo que a temperatura do equilibrio termico e de 25 °C, determine a capacidade termica do recipiente que contem a agua em cal/°C Dado:Cu: c=0,3 cal/g°C.
Soluções para a tarefa
Sabendo que a soma das quantidades de calor trocadas entre a barra de cobre, a água e o recipiente deve ser nula, temos:
Quantidade de calor da barra de cobre: QC Quantidade de calor da água: QA Quantidade de calor do recipiente: QRQC + QA + QR = 0
Substituindo os valores, teremos:
200.0,03.(25 – 230) + 200.1.(25 – 20) + QR = 0
6 . ( - 205) + 200.5 + QR = 0
- 1230 + 1000+ QR = 0
- 230 + QR = 0
QR = 230 cal
Sendo 230 cal a quantidade de calor recebida pelo recipiente e sabendo que o calor sensível pode ser dado pelo produto da capacidade térmica pela variação de temperatura, temos:
QR = C . ΔT
230 = C . (25 – 20)
C = 230 / 5
C = 46 cal/°C
A capacidade térmica do recipiente que contém a água é de 46 Cal/°C.
Equilíbrio Térmico
Ocorrerá trocas de calor entre a barra de cobre, a água e o recipiente já que as suas temperaturas são diferentes. Essa troca de calor cessará quando os três corpos atingirem a temperatura de equilíbrio térmico.
Considerações-
- A quantidade de calor cedida será equivalente à quantidade de calor recebida.
- O somatório das energias térmicas cedidas e recebidas será igual a zero. ∑Q = 0
Assim, teremos-
Q₁ + Q₂ + Q₃ = 0
mcΔT (barra de cobre) + mcΔT (água) + C.ΔT (recipiente) = 0
200. 0,03. (25 - 230) + 200.1. (25 - 20) + C. (25 - 20) = 0
- 1230 + 1000 + 5C = 0
C = 46 Cal/°C
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