Num calorimetro cuja capacidade térmica é 5 cal/g°C, inicialmente a 10°C, são colocados 300g de um liquido de calor especifico 0,2 cal/g°C na temperatura de 41°C
a) A que temperatura se estabelece o equilibrio térmico?
b) Em seguida, coloca-se no calorímetro um bloco metalico de massa 500g a 200°C e o novo equilibrio termico se estabelece a 60°C. Qual é o calor especifico do metal de que é feito o bloco?
a) A que temperatura se estabelece o equilibrio térmico?
b) Em seguida, coloca-se no calorímetro um bloco metalico de massa 500g a 200°C e o novo equilibrio termico se estabelece a 60°C. Qual é o calor especifico do metal de que é feito o bloco?
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Entâo: ΔQ₁ = ΔQ₂ ⇔ C.(t - 10) = c.m.(41 - t)
Continuando: 5. (t - 10) = 0,2.300( 41 - t) ⇔ 5t - 50 = 2460 - 60t
5t + 60t = 2460 + 50
65t = 2510 ⇔ t = 2510/ 65 ⇔ t = 38,61ºC
b) No momento em que se coloca o bloco metálico os dois componentes anteriores estão em equilíbrio térmico e teremos a troca de calor novamente igual dos dois lados.
ΔQ₃ = ΔQ₄
Podemos escrever: C.(t₂ - 38,61) + c.m.(t - 38,61) = c₄.m₄.(200 - t₂)
5.(60 - 38,61) + 0,2.300(60 - 38,61) = c₄.500(200 - 60)
.
5.21,39 + 60.21,39 = 10⁵.c₄.140
106,95 + 1283,4 = 14.10₆.c₄ ⇔ c₄ = 1390,35/14.10⁶
c₄ = 0,00139 cal/gºC.
Uma observação quanto ao enunciado. A unidade de capacidade térmica do calorímetro não é cal/gºC e sim cal/ºC.
A) Nesse caso temos que a temperatura irá se estabelecer com 38,61ºC.
Isso porque no caso estudado temos que há a troca de calor entre dois corpos. Nesse sentido, temos que um corpo irá perder calor enquanto o outro irá ganhar o calor perdido pelo outro, estabelecendo assim um equilíbrio térmico entre os corpo.
No modelo ideal, esses corpos devem estar perfeitamente isolados.
Nesse sentido, podemos estabelecer a seguinte relação:
ΔQ₁ = ΔQ₂
Assim, substituindo na fórmula, vamos ter que:
C.(t - 10) = c.m.(41 - t)
5. (t - 10) = 0,2.300( 41 - t)
5t - 50 = 2460 - 60t
5t + 60t = 2460 + 50
65t = 2510
t = 2510/ 65
t = 38,61ºC
b) No caso em questão temos que o calor específico do bloco será dado por: c₄ = 0,00139 cal/gºC.
Isso porque na ocasião em que é colocado o bloco metálico temos que ambos os corpos estarão em equilíbrio térmico, tendo em vista a troca de calor entre ambos.
Assim, a relação será dada por:
ΔQ₃ = ΔQ₄
C.(t₂ - 38,61) + c.m.(t - 38,61) = c₄.m₄.(200 - t₂)
5.(60 - 38,61) + 0,2.300(60 - 38,61) = c₄.500(200 - 60)
5.21,39 + 60.21,39 = 10⁵.c₄.140
106,95 + 1283,4 = 14.10₆.c₄ ⇔ c₄ = 1390,35/14.10⁶
c₄ = 0,00139 cal/gºC.
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espero ter ajudado!