Uma barra de ferro de 20 cm de comprimento a 200*F possui 1kg de massa. Tal barra é mergulhada em 2 litros de água a 20*C.
A- Qual será a temperatura de equilíbrio térmico após a barra ter sido colocada na água? (C h20 = 1 cal/g*c C fr=
B- Qual a quantidade de calor absorvido pela água?
C- Tal quantidade de calor seria capaz de fundir qual massa de água? Qual a massa de água que poderia ser transformada em vapor com essa mesma quantidade de calor?
D- Qual será o comprimento da barra de ferro na temperatura de equilíbrio? Sabe-se que (símbolo do alfa) Fe= 3,6 . 10 - 5 . C - 1.
Soluções para a tarefa
a) Tf = 23,81°C
b) Qrecebido = 7620 cal
c) m = 95,25 gramas e m = 14,12 gramas
d) L = 19,95 cm
A quantidade de calor cedida pelo corpo mais quente ser[a absorvida pelo corpo mais frio -
Qcedido = - Qrecebido
200°F ≅ 93,34° C
2 litros de agua ≅ 2000 gramas
mcΔT(ferro) = - mcΔT(agua)
1000·0,11·ΔT(ferro) = - 2000·1·ΔT(agua)
0,11·ΔT(ferro) = - 2·ΔT(agua)
0,11(Tf - 93,34) = -2(Tf - 20)
Tf - 93,34 = - 18,19(Tf - 20)
Tf - 93,34 = -18,19Tf + 363,64
19,19Tf = 456,97
Tf = 23,81°C
Qrecebido = mCΔT
Qrecebido = 2000. 1 . (23,8 - 20)
Qrecebido = 7620 cal
Para calcular o calor latente podemos usar a seguinte equação -
Q = mL
Para a fusão da água
7620 = m·80
m = 95,25 gramas
Para a vaporização da água
7620 = m·540
m = 14,12 gramas
A dilatação linear causada por uma variação de temperatura, pode ser calculada pela seguinte equação-
ΔL = Lo·α·ΔT
Assim,
ΔL = 20· 3,6.10⁻⁵. (93,34 - 23,81)
ΔL = 0,05 cm
Como a barra esfriou, sua variação de tamanho foi negativa -
L = 20 - 0,05
L = 19,95 cm